第233章 石墨烯氧化釩電池的製作

  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，等待商易雲的到來。

  “曹旬、張流兩位學長，沒想到你們來得這麽早，現在距離下午兩點還有五分鍾呢。”

  聽到商易雲的話，曹旬從座位上站了起來，然後說道。

  “我們也是剛來到這裡，也就早來了五分鍾，沒有等待太長時間。”

  不過，商易雲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，不是為了探究什麽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，商易雲就來到了實驗台前，把一些實驗能夠用到的材料放在了實驗台上，然後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製成的，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。

  商易雲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，該混合電源可用於鋰離子電池陰極，測量結果表明，這種混合陰極能在20秒內完全充放電，並能承受1000多次充電循環。1000次循環後，容量仍優於標稱的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。

  所以商易雲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裡繼承了良好的容量特性，從石墨烯那裡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，混合物懸浮在水中並加熱到高溫。，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，並帶有單原子厚度的石墨烯塗層，這些帶有幾十微米長，它們有非常大的比表面積，由於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。

  製造石墨烯電池的真正技術難點在於vo2-石墨烯混合材料的實際製造，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。

  由於其較高的功率密度，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，並采用噴霧乾燥和退火等工藝，製造出一種由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。

  當應用於石墨烯電池時，這種新型的lifepo4-石墨烯複合材料產生了很好的效果，使電池具有一些很好的性能，關於新能源汽車來說，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10℃充電，在20℃放電1000次，容量衰減率僅低於15%。

  普通鋰離子電池的充電溫度為0.5-0.8C，放電溫度可達1℃。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，商易雲要製作的石墨烯電池，是石墨烯氧化釩電池，至於另外一種，等到第一種研製成功之後，再考慮第二種。

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

  商易雲沒有想到，已經了解了石墨烯氧化釩電池的製作原理，卻沒想到實驗還是失敗了，他不知道究竟是什麽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，他們也看在眼裡，所以也陷入了沉思。

  此時此刻，商易雲回想實驗的步驟，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，商易雲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。

  (本章完)