最新基於石墨烯的技術可從根本上改變電池的安全性和性能
斯旺西大學（Swansea University）的研究人員及其合作者開發了一種可擴展的方法，用於生產無缺陷的石墨烯電流收集器，大大提高了鋰離子電池的安全性和性能。這些石墨烯箔具有優異的導熱性和耐久性，可降低熱失控風險，提高電池效率，特別是在電動車中。
研究人員開發了一種生產大型石墨烯集流器的可擴展方法，可顯著提高鋰離子電池的安全性和性能。斯旺西大學的研究人員與武漢理工大學和深圳大學合作，開發出製造大規模石墨烯電流收集器的創新方法。這項突破有望大大提高鋰離子電池（LIB）的安全性和性能，從而解決儲能技術中的一個關鍵問題。
這項研究發表在《自然-化學工程》（Nature Chemical Engineering）雜誌上，詳細介紹了在商業規模上製造無缺陷石墨烯箔的首個成功方案。這些箔片具有非凡的熱導率，高達1，400.8 W m-1 K-1，比LIB 中使用的傳統銅和鋁電流收集器高出近十倍。
“這是電池技術向前邁出的重要一步，”共同第一作者、斯旺西大學的Rui Tan 博士說。 “我們的方法使石墨烯電流收集器的生產規模和品質可以輕鬆整合到商業電池製造中。這不僅能透過有效管理熱量來提高電池安全性，還能提高能量密度和電池壽命。”
在開發高能量鋰電池（尤其是電動車中使用的鋰電池）的過程中，最迫切的問題之一是熱失控–這是一種過熱導致電池失效的危險情況，通常會引發火災或爆炸。這些石墨烯電流收集器旨在透過有效散熱和防止導致熱失控的放熱反應來降低這種風險。
可擴展的石墨烯電流收集器。資料來源：斯旺西大學
共同第一作者、深圳大學的楊金龍博士解釋說：”我們的緻密、排列整齊的石墨烯結構為可燃氣體的形成提供了一道堅固的屏障，並防止氧氣滲透到電池單元中，這對於避免災難性故障至關重要。
新開發的製程不僅在實驗室取得了成功，而且是一種可擴展的解決方案，能夠生產長度從幾米到數千米不等的石墨烯箔。研究人員生產出了厚度為17 微米、長達200 公尺的石墨烯箔，充分展示了此製程的潛力。這種石墨烯箔在彎曲10 萬次後仍能保持高導電性，因此非常適合用於柔性電子產品和其他先進應用。
這種新方法還可以生產出厚度可客製化的石墨烯箔，從而生產出更有效率、更安全的電池。
這項創新可能會對未來的儲能技術產生深遠影響，特別是在對安全和效率要求極高的電動車和再生能源系統中。由武漢理工大學的麥立強教授和何大平教授、深圳大學的楊金龍博士以及斯旺西大學的譚睿博士領導的國際合作研究團隊正在繼續完善他們的工藝，不斷努力減小石墨烯箔的厚度，進一步提高其機械性能，並在斯旺西大學塞雷娜-馬戈多納教授團隊的協助下，探索這種新材料在鋰離子電池之外的應用，如氧化還原液流電池和鈉離子電池。
編譯自/ ScitechDaily