第二百三十二章 石墨烯氧化釩電池的制作

兼職科學家 第二百三十二章 石墨烯氧化釩電池的制作

這個時候，曹旬和張流已經來到了實驗室，此時正坐在一個位置上，等待商易云的到來。

“曹旬、張流兩位學長，沒想到你們來得這么早，現在距離下午兩點還有五分鐘呢。”

聽到商易云的話，曹旬從座位上站了起來，然后說道。

“我們也是剛來到這里，也就早來了五分鐘，沒有等待太長時間。”

不過，商易云也沒有忘記來實驗室的目的。

“好啦，我們來到實驗室是為了做實驗，不是為了探究什么時候來實驗室這個問題，既然都到齊了，那就開始做實驗吧。”

說完這些話，商易云就來到了實驗臺前，把一些實驗能夠用到的材料放在了實驗臺上，然后就按著實驗的步驟開始做實驗。

不過在做實驗之前，他還是回憶起，一些和石墨烯電池有關的知識。

石墨烯電池是通過改進現有的鋰離子電池制成的，這是通過在電極中添加石墨烯來實現的，石墨烯可以改變電極的化學和物理性質，結果改善了充放電速率特性和容量，改進的放電速率意味著石墨烯電池具有更高的最大輸出功率。

商易云要研究的石墨烯電池，主要有兩種，一種是石墨烯氧化釩電池，另一種是石墨烯磷酸鐵鋰離子電池。

第一種石墨烯氧化釩電池的主要組成成分是，氧化釩（vo2）和石墨烯的混合物，該混合電源可用于鋰離子電池陰極，測量結果表明，這種混合陰極能在20秒內完全充放電，并能承受1000多次充電循環。1000次循環后，容量仍優于標稱的90。

釩氧化物在鋰離子電池中具有高的能量容量，這是因為它們像海綿相同收集鋰離子，使用氧化釩（vo2）或五氧化二釩（vo5）的有一種缺點，那就是氧化物通常是不好的導電體，低電導率導致較慢的充放電速率。

所以商易云找到了一種利用石墨烯作為氧化釩結構骨架的方法，石墨烯是一種優秀的導體，這種混合材料從氧化釩那里繼承了良好的容量特性，從石墨烯那里繼承了良好的導電性，從而可以快速充電。

該工藝由氧化石墨納米片與vo5粉末混合而成，混合物懸浮在水中并加熱到高溫。，在這些溫度下，五氧化二釩還原為vo2，而氧化石墨則還原為石墨烯，當vo2結晶時，它會形成約10納米厚、600納米寬的納米帶，并帶有單原子厚度的石墨烯涂層，這些帶有幾十微米長，它們有非常大的比表面積，由于vo2的離子浸泡特性和石墨烯的高導電性，使得電子和鋰離子的擴散非常快，這兩個特性的結合，使快速充放電率，以及高的最高功率輸出這些電池。

制造石墨烯電池的真正技術難點在于vo2石墨烯混合材料的實際制造，為了生產這種混合物，必須非常精確地控制溫度、壓力和混合物濃度等工藝條件，當然，現在的工藝條件已經達到了要求，只要能研發成功，就可以實現大規模的生產。

第二種石墨烯電池是石墨烯磷酸鐵鋰離子電池。

磷酸鐵鋰鋰離子電池又稱磷酸鐵鋰（lfp），是一種以磷酸鐵鋰為陰極的可充電電池，lfp電池是一種可充電的鋰離子電池，盡管它們的能量密度比其他一些消費級鋰離子電池要低，但它們的功率密度卻更高，功率密度是電池供應能量的速率指標。

由于其較高的功率密度，所以可以很好的應用在新能源汽車上，lifepo4電池具有更好的熱穩定性和化學穩定性，它比其他鋰離子電池更安全。它們在充電過程中很難點燃，lfp電池比其他鋰離子電池在充電失敗前更容易被濫用。

石墨烯電池不僅充電速度比鋰離子電池快很多倍，而且容量也更大，超過了傳統lfp電池的理論最大容量。

將lifepo4納米顆粒與氧化石墨烯納米薄片混合，并采用噴霧干燥和退火等工藝，制造出一種由lifepo4初級納米顆粒嵌入次級球形微粒組成的材料，這些微粒通過石墨烯片的三維網絡松散地包裹在一起。、

石墨烯是一種極好的導電材料，它的應用大大提高了電子的遷移率和遷移率，石墨烯片上的納米孔可以新增整個三維石墨烯基體的li遷移率，它們創造的基本上是一個離子海綿，可以吸收鋰離子，同時允許電子在矩陣中自由移動。

當應用于石墨烯電池時，這種新型的lifepo4石墨烯復合材料產生了很好的效果，使電池具有一些很好的性能，關于新能源汽車來說，重量的減輕是一個受到熱烈歡迎的進步。

這些改進的lfp石墨烯電池可以在10c充電，在20c放電1000次，容量衰減率僅低于15。

普通鋰離子電池的充電溫度為0.50.8c，放電溫度可達1c。另一方面，這些改進的石墨烯電池能夠以比傳統鋰離子電池高20倍的速度可靠地充放電。峰值放電率被安全地提高到70c，這是電池功率密度提高70倍。

這次實驗，商易云要制作的石墨烯電池，是石墨烯氧化釩電池，至于另外一種，等到第一種研制成功之后，再考慮第二種。

每個實驗步驟，商易云都十分謹慎的對待，不敢有絲毫大意，就這樣，過了一段時間，他看著試驗臺上的東西，欲哭無淚。

商易云沒有想到，已經了解了石墨烯氧化釩電池的制作原理，卻沒想到實驗還是失敗了，他不知道究竟是什么東西影響了實驗的成敗，只能坐在了凳子上開始回想剛才實驗的步驟。

如果不弄清楚原因，就算再次做實驗，也可能會以失敗而告終。

這個時候，曹旬和張流也沒有閑著，剛才實驗的步驟，他們也看在眼里，所以也陷入了沉思。

此時此刻，商易云回想實驗的步驟，不放過一絲一毫的細節，因為在實驗之中，細節決定的成敗，很多實驗的失敗，都是因為細節出了問題。

就這樣時間一分一秒的過去，商易云緊皺的眉頭也舒展開來，他已經抓住了一些線索，雖然還不知道實驗失敗真正的原因，但是他相信，再給他一段時間一定可以想清楚失敗的原因。