三星研发出融合石墨烯材料的锂电池的优缺点是什么？
来源：宝鄂实业
2019-05-14 17:25
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三星成功合成12分钟便可完成完全充电的电池材料“石墨烯球(Graphene Ball)”
充电容量增加45%，在60 ℃高温下仍可维持稳定
“哎，手机又没电了”
“每晚都得充电”
“我必须带充电宝”
你可怜的手机电量限制了你的长途旅行
是时候让
三星石墨烯锂离子电池
来颠覆现状啦!
在创新的道路上，三星从未止步不前。近日，一项电池技术上的创新，让三星成为科技界的焦点：三星研发出融合石墨烯材料的锂电池，不仅能大幅提升容量和充电速度，在60
℃高温状态下仍可稳定运行。
瓶颈：“每天充，心很累”
这些年，智能手机高速发展，屏幕尺寸不断增大，整个机身体积相应增大，电池的体积和容量也变得更大。以三星Galaxy智能手机为例，S3为2100mAh，S5为2800mAh，S8则为3000mAh。
虽然电池体积和容量在增加，但电池能量密度其实没有改变的。手机处理器性能的提升，传感器的增多，屏幕更大等因素的耗电量，抵消了电池容量的增长，这使得消费者的实际体验仍然是，“重度使用只能1天，轻度使用也仅为2天。”
当然，也有童鞋说，“把电池容量做大，不就能让手机续航时间更长吗?”话是这么说，但想想你能忍受那种又厚又重的手机吗?
充满仅需12分钟
与传统锂电池不同，三星在电池材料里，引入了具有高强度、高传导特性的石墨烯。作为一种物理、化学稳定性都很高的材料，石墨烯的导电性能比我们熟知的铜要高出100倍。所以，当石墨烯与锂电池相结合，究竟能碰撞出怎样的火花呢?
首先，电池容量得以显著提升。三星在二氧化硅这种廉价、易得的物质里，通过化学合成的方式，生产出“石墨烯球”;将石墨烯球用于锂电池正极保护膜和负极材料，电池容量增加了45%。
最令人印象深刻的要数充电速度。目前，各手机厂商都在引入“快充”技术，虽然与从前动辄2-3个小时的充电时间相比，有了不小提升，但主流手机的充电时长仍在1-2小时。三星石墨烯电池技术，仅需12分钟，便可让你的手机满电复活。
尤为难得的是，这种技术能让电池在60 ℃高温状态下稳定运行。
也许还能充更多
目前，三星这项石墨烯锂电池技术的研究成果已发表在权威科学期刊《自然(通讯)》(Nature
Communications)的网络版中;“石墨烯球”的相关技术，三星已在韩国、美国申请了2项专利。
虽然该项技术真正实现商用还需我们耐心等待，但可预见的是：不远的将来，我们的智能手机已经摆脱了“一天一充”的命运，行驶在马路上的电动汽车不仅能开得更远，还能更安全。
论文第一作者、三星电子综合技术院孙仁赫研究员表示：“本次研究将多功能、高结晶石墨烯复合材料以廉价方式大量合成的同时，还大大提高了锂电池的各项性能。在如今手机、电动汽车市场持续扩大的背景下，我们将持续发展二次电池(充电池、蓄电池)技术”。
补充一点。电池电压随电量下降而下降的原因，除了电池两端化学势的变化之外，还有一部分是离子和电荷的转移所产生的极化。在放电初期因为电极和电解液之间的反应而产生的活化极化(Activation Polarization)，这个极化大小可以通过Tafel方程计算,，与氧化还原反应速率和各个反应物之间的活性相关。
接下来是欧姆极化(Ohmic Polarization)，主要是因为电池各个原件本身的电阻，例如电极、电解液、集流体，还有各个部件之间的接触所产生的电阻。
到放电末期，因为电极本身离子扩散速度的限制，在电极表面和电极内部会产生一个浓度差，从而产生所谓浓差极化(Concentration Polarization)。星语星愿
1991年，商用锂电池诞生，它给人类的科技文明提供了源源不断的电力。如今，随着智能手机、电动汽车的大规模应用，锂电池的性能遭遇瓶颈，三星石墨烯锂电池技术的诞生，不啻于一次能源领域的重大创新。
