能源是人们赖以生存的根本,不过一系列电子产品的出现,让电能的重要性愈加凸显。尤其是当不给力的续航撞上使用太卖力的用户,所导致的后果必然是大批大批的吐槽。智能手机是所有需要借助电池来发挥作用的电子产品中使用最广泛的一种,其电池续航能力也一直受到大众的关注。日前,一位科学家宣称研制出一种新型智能芯片,能够在10分钟内将手机电量充满,你信吗?

石墨烯电池充电两小时 石墨烯不是电池拯救者(1)

展示的图片显示,这款智能芯片只有指甲盖大小,单从外观来看,可以灵活应用于多种不同类型的智能产品之中。而这种智能芯片之所以能够起到如此神奇的作用,主要是因为这种芯片内部使用了一种独特的算法,能根据电池的温度和电压,准确计算出电池的剩余电量,然后,再配合一个配备有类似芯片的特制充电器,来确保电池的最佳充电效果。

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锂电池在智能手机中应用较多

现在绝大多数智能手机采用的是锂离子电池,因为锂电池可以循环充电使用。它主要依靠锂离子在正极与负极之间运动来产生电能。不过锂电池一般都比较娇气,使用不当会直接损伤电池使用寿命和储电能力,所以智能电子产品的电池通常都是最容易损坏的部分。

锂电池:频繁运动也会累

锂离子电池采用碳素材料作为负极,以含锂的化合物为正极,在电池充电的过程中,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极,同时嵌入负极的碳层微孔中,嵌入的锂离子越多,充电的容量越高。不过持续的运动也会让锂电池感到“疲累”,所以即使是可循环充电的产品,也是有使用寿命的。

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锂电池充电/放电原理图

在石墨烯电池出现之前,锂离子电池承载着几乎所有智能电子产品发展的希望。三星在今年6月曾宣布正在研发一款能够有效延长电池续航能力的新型锂电池,可以将智能手机的电池续航时长延伸到21个小时。这种电池在密度上要比传统电池高1.5到1.8倍,采用硅质阳极和石墨表面,可以一定程度的增加使用寿命。如果能够推出上市,对于用户来说也会是一大福音。

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三星拟推出超长续航能力的电池

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石墨烯电池为电池的发展之路打通了一个新的突破口

相较于传统电池,锂离子电池更符合智能电子产品耗电多、耗电快的使用实际,不过锂电池本身难以摒除的续航能力弱、电池容量小等问题也直接制约着电子产品的发展。石墨烯电池的出现,又一次为电池的发展之路打通了一个突破口。纵观电池的发展历史,每一类电池形态的创造都伴随着产品的改进提升,所以从某种程度上来说,电池,也直接影响着智能电子行业的前进速度。

电池历史:电从水中来?

电池的起源大概要从第一只用来存储电的粘土瓶说起,1932年,一只有数千年历史的粘土瓶在伊拉克巴格达被考古学家发现,这个瓶子里安装了一根极有可能是用来存储静电的铁条,铁条被固定在一个铜制圆筒中,这种古老的装置类似1746年发明的用来收集电荷的“莱顿瓶”,可见人们对于电能力量的认识还是很早的。

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粘土瓶原型找不到咯 原始社会的瓶子大概就是这个样子......

时间来到1799年,这个时候,人们对于电能的产生和传输已经有了初步了解,但还未能成功应用到实际生活中。这一年,意大利物理学家伏特把一块锌板和一块锡板浸在盐水里,发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是,他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片,平叠起来。当用手触摸两端时,就会感觉到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功地制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”,也就是最早的串联电池组。“伏特电堆”成为早期电学实验,电报机的电力来源,也是电力应用到实际生活中的开端。

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伏特和他的发明还曾被制成邮票来纪念

1860年,法国雷克兰士(注意,不是那个因为在雷电天气放风筝而出名的“心机boy”)发明了碳锌电池的雏形。碳锌电池在电池发展史中的应用性较广,大概十年前,很多手电筒中所用的电池类型还是碳锌类。随后,干电池和可以充电的铁镍电池相继推出,锂电池相对较晚,在国内大概是90年代才陆续推出。

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碳锌电池

从“伏特电堆”中的盐水,到铜电池中的稀硫酸,再到碳锌电池中的氯化铵、干电池中的糊状电解液、铁镍电池等等,电池的形态从软到硬、从液体到固体不断转变,在这一转化过程中,不同的材质所形成的电压不同,而电池所能够存储的电量也是不同的。那么石墨烯电池的材质,又会是什么样呢?

石墨烯会是电池拯救者么?

石墨烯电池是一种利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,所开发出的一种新能源电池。石墨烯是从石墨当中提炼出来的一种新型材质,具备高导电性、高强度、超轻薄等特性。通过这种材质,锂离子可以在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动,因此石墨烯电池能够将几个小时的充电时间浓缩为几分钟。

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平时我们所见到的石墨烯大概就是铅笔灰的样子

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石墨烯分子排列

不过如果只是加快手机的充电速度,那么石墨烯电池便与前文所提到的那款智能芯片没有多大区别了。采用分孔石墨烯作为锂电池电极的方式,不仅能够浓缩充电时间,还能够有效提升电池容量,这是锂空气电池内部构造的初步原理。在太阳能充电因为成本、材质以及安装等众多原因尚无法普及的当下,石墨烯显然是可以称为电池拯救者的。

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在太阳能电池普及之前 石墨烯电池仍然值得期待

石墨烯之所以能够被众多科学家所看好,其本身所具备的优质特性是主要原因。钻石与石墨的分子排列方式一致,而物出同种的石墨烯在特性上则既具备钻石的硬度又具备石墨的韧度,是目前所发现的材质中最强韧的。所以石墨烯不仅仅可以作为改变电池发展现状的优质材料,还可以广泛应用于透明触摸屏、光板等产品的制作中。

当石墨烯遇上快充芯片

基于石墨烯材质的特性,有研究人员开发出一种以石墨烯为基础的微型超级电容器,不仅外观小巧,而且充电速度接近普通电池的1000倍,快速充电与增大容量的特性,充分符合当前电子产品的需求,当石墨烯电池开始产业化发展时,所带来的必然是整个行业的变革。

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当石墨烯遇上快充芯片会怎样?

这么比较起来,似乎当石墨烯遇上快充芯片时,完败的必然是智能快充芯片。然而石墨烯电池因为技术原因,目前也存在着一些比较明显的弊端,比如大体积便是一个硬伤。这时候,能够与便携手机完美融合的自然是智能快充芯片了。当然,我们也能够小小的期待一下,在同一款智能手机中同时出现石墨烯和智能快充芯片的可能性。

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人们对智能手机的依赖是促使电池快速发展的主要原因

总结:智能电子产品的种类正在不断增多,与之相伴而来的便是消费者对高性能、具备超长续航能力的电池的渴求。石墨烯的出现,让锂电池在发展极限之上又增加了一种可能性。而且石墨烯电池还具备快充和增加电池容量的双重优势,值得大众期待。

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