石墨烯氧化釩電池

萊斯大學的研究人員發現了一種新材料，它是氧化釩（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）的缺點是，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。

科學家們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?；旌衔飸腋≡谒胁⒓訜岬礁邷?。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?？?。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。這些工藝參數現在相比較較有名，而且可以很容易地控制，從而實現大規模生產。

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，他們是特別有趣的使用在電動汽車。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。結果是一種由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。他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-石墨烯復合材料出現了很好的效果，使電池具有一些很好的性能。首先，比容量是70毫安每克。這意味著你的手機電池重量可能低于20克。關于電動汽車來說，重量的減輕是一個受到熱烈歡迎的進步，因為電動汽車可以使用數百公斤的電池來驅動。充放電率也有所提高。

這些改進的LFP石墨烯電池可以在10℃充電，在20℃放電1000次，容量衰減率僅低于15%。為了更好地理解這一點，假如一個電池的額定電流是1200毫安，這意味著，理論上，它可以供應1200毫安的電流，為一個小時。在這種情況下，1C代表額定電流，在我們的例子中是1200毫安。

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。