可充電的鋰離子電池作為行業(yè)規(guī)格產(chǎn)品，用于手機、筆記本電腦和平板電腦、電動車等一系列設(shè)備中。鋰離子電池具有高能量密度，可以存儲大量的能量，但遭遇低功率密度時則無法迅速接收或釋放能量。為了解決這個問題，該學院納米材料專家尼基帶領(lǐng)研究小組創(chuàng)建了一種新型電池，不僅可以容納大量能量，還能很快地接收和釋放能量。
研究人員說，鋰離子電池技術(shù)的主要障礙在于，有限的功率密度和無法快速接收或釋放大量的能量，而這種在結(jié)構(gòu)設(shè)計上有“缺陷”的石墨烯紙電池可以幫助克服這些障礙。該成果一旦商業(yè)化，將對電動汽車和便攜式電子產(chǎn)品中新電池和電氣系統(tǒng)的發(fā)展帶來顯著影響。這種電池也可以大大縮短手機和筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備和響應(yīng)器充電所需要的時間。
新型電池的解決方案是，先創(chuàng)建一大張石墨烯氧化物紙，其厚度與一張日常打印紙相當，并可制作成任何尺寸或形狀，然后將石墨烯紙暴露在激光下和數(shù)碼相機閃光燈的閃光下。激光或閃光的熱量穿透紙面造成微小爆炸，石墨烯氧化物中的氧原子被驅(qū)逐出結(jié)構(gòu)，石墨烯紙變得滿目瘡痍：無數(shù)裂縫、孔隙、空洞等，釋放出的氧氣形成的壓力也促使石墨烯紙擴大了5倍的厚度，由此，在單個石墨烯片中創(chuàng)建了很大的空隙。
研究人員發(fā)現(xiàn)，這種被損壞的單層石墨烯紙可成為鋰離子電池的陽極，鋰離子使用這些裂縫和孔隙作為捷徑，在石墨烯中快速移進移出，極大提高了電池的整體功率密度。他們通過實驗證明，該陽極材料比傳統(tǒng)鋰離子電池中的陽極充電或放電速度快10倍，而不會導致其能量密度的顯著損失，甚至在超過1000個充電/放電周期后仍能持續(xù)成功運行。另外重要的是，石墨烯薄片的高導電性使得電子能夠在陽極進行高效傳輸。
研究人員說，這些石墨烯紙陽極很容易調(diào)整，可以制作成任意的大小和形狀，而且將其暴露于激光或照相機閃光燈的閃光下是一種簡單、廉價的復(fù)制過程。他們下一步將用高功率的陰極材料與石墨烯的陽極材料配對，以構(gòu)建一個完整的電池。
