EYELA在汽车研究所石墨烯电池材料的冻干使用实例

石墨烯电池是什么？

石墨烯电池，利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出一种新的电池。这种新的电池可把数小时的充电时间压缩至短短不到一分钟。分析人士认为，未来一分钟快充石墨烯电池实现产业化后，将带来电池产业的变革，从而也促使新能源汽车产业的革新。

为什么需要石墨烯电池？

新的电池技术正在被应用，以提高它们的范围和效率。石墨烯电池是一种可以应用于电动汽车的新技术。电动汽车zui大的问题之一是电动汽车使用的电池又大又重。这些电池需要很长时间才能充电，而且很快就会耗尽。为了解决这个问题，许多人都在寻找石墨烯电池作为解决方案。一种新的石墨烯电池，它有可能*改变电动汽车的面貌。石墨烯电池可以通过许多不同的方式改进现有的电池技术，比如增加电池寿命和性能。

石墨烯电池与锂电池的区别

石墨烯电池与锂电池ZUI大的区别，就是石墨烯电池的动力特性、电容量都要好于锂电池，凭借石墨烯的特性可将电池容量提高45%，而充电速度提高至现有标准的五倍。充电10分钟，能跑1000公里。

阻碍石墨烯电池面市的主要原因，量产化困难的主要原因在其内部。

| 全石墨烯电池成本十分高昂，而且制备难度大，几乎不可能量产。现在公布的一些惊人数据基本都来自纯度*的石墨烯电池，仅出现在概念阶段或实验室内；

| “掺杂石墨烯电池”在锂电池上的作用是导电剂或电极嵌锂材料，但与传统的导电碳和石墨低廉的成本相比，前者带来的性能提升不足以吸引各厂家；

| 石墨烯材料本身具有的高比表面积等性质，与现在的锂离子电池工业的技术体系无法相容；

|  除此之外，其他材料的冲击（比如硅在做负极上有着更高的理论容量）和分散工艺难度高等问题，都制约着石墨烯在锂电池上的应用。

石墨烯电池并不是很成熟，大量的实验研究仍然需要继续

对石墨烯电池的研究仍在继续，超级电容器的工作也可以利用石墨烯，并可能在不久的将来使传统电池过时。超级电容器由三层组成。它有两层石墨烯，中间层是一层电解质。超级电容薄膜非常薄，但非常坚固和稳定，它可以在很短的时间内释放出令人印象深刻的能量，这是必要的，因为电动汽车需要额外的能量来快速的加速。

冷冻干燥成功制备出石墨烯气凝胶

通过水热法还原氧化石墨烯可得到具有丰富多孔结构的石墨烯气凝胶。以石墨为原料，高锰酸钾为氧化剂，通过超声制备具有不同片径的氧化石墨烯，采用一步水热还原制备石墨烯水凝胶，将石墨烯水凝胶进行冷冻干燥制备石墨烯气凝胶。

以石墨为原料，通过氧化、超声再经水热还原、冷冻干燥等步骤制备较理想的石墨烯气凝胶。此方法具有操作简单、易行、成本低、安全性能好、对环境污染小等优点。

将装浓硫酸、高锰酸钾和石墨粉反应制备氧化石墨，再将氧化石墨进行水热还原：将氧化石墨分散于去离子水中，超声，对其进行离心分离，将上层液体移入反应釜中反应。将产物取出，冷冻干燥即得石墨烯气凝胶。

EYELA冷冻干燥机的优势

l 真空泵根据冷却温度、真空度监测条件自动开始运转。

l 连接纪录仪后，可通过纪录仪纪录冻干曲线、真空度、温度情况

l 运转结束后，自动释放真空，并且真空自动释放时设置有空气过滤器（0.2μm）。

l 如遇突然停电后来电，真空泵并不马上进行工作，用以防止试料突沸，发生飞散。

l 采用桶式冷却方式，可以取出解冰，而且便于清洗。

l 前面、侧面均可自由开闭，便于对真空泵进行日常维护。

l 采用－80℃低温干燥，使试料含水量低，取得良好的干燥效果。

l 采用透明机盖便于观察冻结情况，配置多岐管后容易确认试料的冻结状态。

预见未来：石墨烯电池应用在新能源汽车上

市场观察zui近的一项市场分析表明，到2023年，石墨烯电池的市场将扩大到约97亿美元。随着石墨烯电池技术变得越来越便宜，效率更高，在不久的将来，在电动汽车上看到它们也就不足为奇了。