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这个时候,曹旬和张流已经来到了实验室,此时正坐在一个位置上,等待商易云的到来。
“曹旬、张流两位学长,没想到你们来得这么早,现在距离下午两点还有五分钟呢。”
听到商易云的话,曹旬从座位上站了起来,然后说道。
“我们也是刚来到这里,也就早来了五分钟,没有等待太长时间。”
不过,商易云也没有忘记来实验室的目的。
“好啦,我们来到实验室是为了做实验,不是为了探究什么时候来实验室这个问题,既然都到齐了,那就开始做实验吧。”
说完这些话,商易云就来到了实验台前,把一些实验能够用到的材料放在了实验台上,然后就按着实验的步骤开始做实验。
不过在做实验之前,他还是回忆起,一些和石墨烯电池有关的知识。
石墨烯电池是通过改进现有的锂离子电池制成的,这是通过在电极中添加石墨烯来实现的,石墨烯可以改变电极的化学和物理性质,结果改善了充放电速率特性和容量,改进的放电速率意味着石墨烯电池具有更高的最大输出功率。
商易云要研究的石墨烯电池,主要有两种,一种是石墨烯氧化钒电池,另一种是石墨烯磷酸铁锂离子电池。
第一种石墨烯氧化钒电池的主要组成成分是,氧化钒(vo2)和石墨烯的混合物,该混合电源可用于锂离子电池阴极,测量结果表明,这种混合阴极能在20秒内完全充放电,并能承受1000多次充电循环。1000次循环后,容量仍优于标称的90%。
钒氧化物在锂离子电池中具有高的能量容量,这是因为它们像海绵相同收集锂离子,使用氧化钒(vo2)或五氧化二钒(vo5)的有一种缺点,那就是氧化物通常是不好的导电体,低电导率导致较慢的充放电速率。
所以商易云找到了一种利用石墨烯作为氧化钒结构骨架的方法,石墨烯是一种优秀的导体,这种混合材料从氧化钒那里继承了良好的容量特性,从石墨烯那里继承了良好的导电性,从而可以快速充电。
该工艺由氧化石墨纳米片与vo5粉末混合而成,混合物悬浮在水中并加热到高温。,在这些温度下,五氧化二钒还原为vo2,而氧化石墨则还原为石墨烯,当vo2结晶时,它会形成约10纳米厚、600纳米宽的纳米带,并带有单原子厚度的石墨烯涂层,这些带有几十微米长,它们有非常大的比表面积,由于vo2的离子浸泡特性和石墨烯的高导电性,使得电子和锂离子的扩散非常快,这两个特性的结合,使快速充放电率,以及高的最高功率输出这些电池。
制造石墨烯电池的真正技术难点在于vo2-石墨烯混合材料的实际制造,为了生产这种混合物,必须非常精确地控制温度、压力和混合物浓度等工艺条件,当然,现在的工艺条件已经达到了要求,只要能研发成功,就可以实现大规模的生产。
第二种石墨烯电池是石墨烯磷酸铁锂离子电池。
磷酸铁锂锂离子电池又称磷酸铁锂(lfp),是一种以磷酸铁锂为阴极的可充电电池,lfp电池是一种可充电的锂离子电池,尽管它们的能量密度比其他一些消费级锂离子电池要低,但它们的功率密度却更高,功率密度是电池供应能量的速率指标。
由于其较高的功率密度,所以可以很好的应用在新能源汽车上,lifepo4电池具有更好的热稳定性和化学稳定性,它比其他锂离子电池更安全。它们在充电过程中很难点燃,lfp电池比其他锂离子电池在充电失败前更容易被滥用。
石墨烯电池不仅充电速度比锂离子电池快很多倍,而且容量也更大,超过了传统lfp电池的理论最大容量。
将lifepo4纳米颗粒与氧化石墨烯纳米薄片混合,并采用喷雾干燥和退火等工艺,制造出一种由lifepo4初级纳米颗粒嵌入次级球形微粒组成的材料,这些微粒通过石墨烯片的三维网络松散地包裹在一起。、
石墨烯是一种极好的导电材料,它的应用大大提高了电子的迁移率和迁移率,石墨烯片上的纳米孔可以新增整个三维石墨烯基体的li+迁移率,它们创造的基本上是一个离子海绵,可以吸收锂离子,同时允许电子在矩阵中自由移动。
当应用于石墨烯电池时,这种新型的lifepo4-石墨烯复合材料产生了很好的效果,使电池具有一些很好的性能,关于新能源汽车来说,重量的减轻是一个受到热烈欢迎的进步。
这些改进的lfp石墨烯电池可以在10c充电,在20c放电1000次,容量衰减率仅低于15%。
普通锂离子电池的充电温度为0.5-0.8c,放电温度可达1c。另一方面,这些改进的石墨烯电池能够以比传统锂离子电池高20倍的速度可靠地充放电。峰值放电率被安全地提高到70c,这是电池功率密度提高70倍。
这次实验,商易云要制作的石墨烯电池,是石墨烯氧化钒电池,至于另外一种,等到第一种研制成功之后,再考虑第二种。
每个实验步骤,商易云都十分谨慎的对待,不敢有丝毫大意,就这样,过了一段时间,他看着试验台上的东西,欲哭无泪。
商易云没有想到,已经了解了石墨烯氧化钒电池的制作原理,却没想到实验还是失败了,他不知道究竟是什么东西影响了实验的成败,只能坐在了凳子上开始回想刚才实验的步骤。
如果不弄清楚原因,就算再次做实验,也可能会以失败而告终。
这个时候,曹旬和张流也没有闲着,刚才实验的步骤,他们也看在眼里,所以也陷入了沉思。
此时此刻,商易云回想实验的步骤,不放过一丝一毫的细节,因为在实验之中,细节决定的成败,很多实验的失败,都是因为细节出了问题。
就这样时间一分一秒的过去,商易云紧皱的眉头也舒展开来,他已经抓住了一些线索,虽然还不知道实验失败真正的原因,但是他相信,再给他一段时间一定可以想清楚失败的原因。
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