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中、英大学合作开展石墨烯基3D打印储能装置的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-03-21  浏览次数:41

英国曼彻斯特城市大学、切斯特大学以及中国中南大学合作开展了一项3D打印石墨烯电池的研究课题,该研究展示了如何用石墨烯基PLA材料(含8%的石墨烯)3D打印储能装置。这项研究证明充电电池可用一种更简单、更便宜的方式来制造。在了解这项科研成果之前,我们来了解一下锂离子充电电池的原理。锂离子电池是数码相机、无人机和手机中常见的移动电源组件,电池由正电极(见下图左侧)和负电极(见下图右侧)组成。

      供电时,正锂离子天然被对面的负锂离子吸引而向它们移动。最终,负电极变得100%饱和而不再能容纳正离子,此时电池就没电了。再次充电时,一股电流通过集电器迫使正电极返回到另一侧。

3d printed 3DE3DE的打印过程,图片:nature.com

课题组通过Graphene 3D Lab3D公司的BlackMagic3石墨烯3D打印线材(含8%石墨烯)制造了圆盘电极(3DE),在打印后不需要进行进一步的后期生产或固化。这个圆盘电极构成独立阳极中的一层,独立阳极一共有六层,一旦六层叠合在一起,这些独立阳极就可以成功地用在锂离子电池内部,这将简化锂离子设置,让充电过程不再需要集电器。

这些阳极还有另外一项产生氢气的功能,而这个功能通常是昂贵的铂电极才具有的。虽然石墨烯基PLA材料制造的电极产生气体的效率没有铂那么高,但它在析氢反应(HER)中显示出“出乎意料的高催化活性”。

 
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