可扩展的石墨烯技术可以显著提高电池的安全性和性能

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斯旺西大学的研究人员与武汉理工大学、深圳大学合作，开发出了一种生产大规模石墨烯集流体的先锋技术。
这一突破有望显著提高锂离子电池（LIB）的安全性和性能，解决储能技术的一个关键挑战。
这项研究发表在《自然化学工程》杂志上，详细介绍了首次成功制造无缺陷石墨烯箔的商业化方案。这些箔片具有极高的导热性——高达 1,400.8 W m –1 K –1——几乎是 LIBs 中使用的传统铜和铝集电器的十倍。
“这是电池技术向前迈出的重要一步，”斯旺西大学的共同主要作者 Rui Tan 博士说。“我们的方法可以大规模生产高质量的石墨烯集电器，可以很容易地集成到商业电池制造中。这不仅通过有效管理热量来提高电池安全性，而且还提高了能量密度和使用寿命。”
在高能 LIB 的开发中，尤其是用于电动汽车的 LIB 中，最紧迫的问题之一是热失控——这是一种危险的情况，过热会导致电池故障，经常导致火灾或爆炸。这些石墨烯集电器旨在通过有效散热和防止导致热失控的放热反应来降低这种风险。
深圳大学的共同主要作者杨金龙博士解释说：“我们致密、排列整齐的石墨烯结构为防止可燃气体的形成提供了强大的屏障，并防止氧气渗透到电池单元中，这对于避免灾难性故障至关重要。”
新开发的工艺不仅是实验室的成功，而且是一种可扩展的解决方案，能够生产长度从几米到几公里的石墨烯箔。为了充分展示其潜力，研究人员生产了 200 米长、厚度为 17 微米的石墨烯箔。这种箔即使弯曲超过 10 万次后仍保持高电导率，非常适合用于柔性电子产品和其他先进应用。
这种新方法还可以生产可定制厚度的石墨烯箔，从而可以生产出更高效、更安全的电池。
这项创新可能对未来的能源存储产生深远影响，特别是在安全性和效率至关重要的电动汽车和可再生能源系统中。
该国际合作研究团队由武汉理工大学麦立强教授、何大平教授、深圳大学杨金龙博士和斯旺西大学谭睿博士领衔，不断改进其工艺，努力降低石墨烯箔的厚度，进一步提高其机械性能，并在斯旺西大学Serena Margodonna 教授团队的帮助下，探索这种新材料在锂离子电池之外的应用，如氧化还原液流电池和钠离子电池。
更多信息： Lun Li 等人，用于调节热传递和增强电池安全性的大型集流器，《自然化学工程》（2024 年）。DOI ：10.1038/s44286-024-00103-8
期刊信息： 《自然化学工程》