《兼职科学家》正文卷第二百三十二章石墨烯氧化钒电池的制作

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    这个时候，曹旬和张流已经来到了实验室，此时正坐在一个位置上，等待商易云的到来。
    “曹旬、张流两位学长，没想到你们来得这么早，现在距离下午两点还有五分钟呢。”
    听到商易云的话，曹旬从座位上站了起来，然后说道。
    “我们也是刚来到这里，也就早来了五分钟，没有等待太长时间。”
    不过，商易云也没有忘记来实验室的目的。
    “好啦，我们来到实验室是为了做实验，不是为了探究什么时候来实验室这个问题，既然都到齐了，那就开始做实验吧。”
    说完这些话，商易云就来到了实验台前，把一些实验能够用到的材料放在了实验台上，然后就按着实验的步骤开始做实验。
    不过在做实验之前，他还是回忆起，一些和石墨烯电池有关的知识。
    石墨烯电池是通过改进现有的锂离子电池制成的，这是通过在电极中添加石墨烯来实现的，石墨烯可以改变电极的化学和物理性质，结果改善了充放电速率特性和容量，改进的放电速率意味着石墨烯电池具有更高的最大输出功率。
    商易云要研究的石墨烯电池，主要有两种，一种是石墨烯氧化钒电池，另一种是石墨烯磷酸铁锂离子电池。
    第一种石墨烯氧化钒电池的主要组成成分是，氧化钒（vo2）和石墨烯的混合物，该混合电源可用于锂离子电池阴极，测量结果表明，这种混合阴极能在20秒内完全充放电，并能承受1000多次充电循环。1000次循环后，容量仍优于标称的90%。
    钒氧化物在锂离子电池中具有高的能量容量，这是因为它们像海绵相同收集锂离子，使用氧化钒（vo2）或五氧化二钒（vo5）的有一种缺点，那就是氧化物通常是不好的导电体，低电导率导致较慢的充放电速率。
    所以商易云找到了一种利用石墨烯作为氧化钒结构骨架的方法，石墨烯是一种优秀的导体，这种混合材料从氧化钒那里继承了良好的容量特性，从石墨烯那里继承了良好的导电性，从而可以快速充电。
    该工艺由氧化石墨纳米片与vo5粉末混合而成，混合物悬浮在水中并加热到高温。，在这些温度下，五氧化二钒还原为vo2，而氧化石墨则还原为石墨烯，当vo2结晶时，它会形成约10纳米厚、600纳米宽的纳米带，并带有单原子厚度的石墨烯涂层，这些带有几十微米长，它们有非常大的比表面积，由于vo2的离子浸泡特性和石墨烯的高导电性，使得电子和锂离子的扩散非常快，这两个特性的结合，使快速充放电率，以及高的最高功率输出这些电池。
    制造石墨烯电池的真正技术难点在于vo2-石墨烯混合材料的实际制造，为了生产这种混合物，必须非常精确地控制温度、压力和混合物浓度等工艺条件，当然，现在的工艺条件已经达到了要求，只要能研发成功，就可以实现大规模的生产。
    第二种石墨烯电池是石墨烯磷酸铁锂离子电池。
    磷酸铁锂锂离子电池又称磷酸铁锂（lfp），是一种以磷酸铁锂为阴极的可充电电池，lfp电池是一种可充电的锂离子电池，尽管它们的能量密度比其他一些消费级锂离子电池要低，但它们的功率密度却更高，功率密度是电池供应能量的速率指标。
    由于其较高的功率密度，所以可以很好的应用在新能源汽车上，电池具有更好的热稳定性和化学稳定性，它比其他锂离子电池更安全。它们在充电过程中很难点燃，lfp电池比其他锂离子电池在充电失败前更容易被滥用。
    石墨烯电池不仅充电速度比锂离子电池快很多倍，而且容量也更大，超过了传统lfp电池的理论最大容量。
    将纳米颗粒与氧化石墨烯纳米薄片混合，并采用喷雾干燥和退火等工艺，制造出一种由初级纳米颗粒嵌入次级球形微粒组成的材料，这些微粒通过石墨烯片的三维网络松散地包裹在一起。、
    石墨烯是一种极好的导电材料，它的应用大大提高了电子的迁移率和迁移率，石墨烯片上的纳米孔可以新增整个三维石墨烯基体的li+迁移率，它们创造的基本上是一个离子海绵，可以吸收锂离子，同时允许电子在矩阵中自由移动。
    当应用于石墨烯电池时，这种新型的-石墨烯复合材料产生了很好的效果，使电池具有一些很好的性能，关于新能源汽车来说，重量的减轻是一个受到热烈欢迎的进步。
    这些改进的lfp石墨烯电池可以在10c充电，在20c放电1000次，容量衰减率仅低于15%。
    普通锂离子电池的充电温度为0.5-0.8c，放电温度可达1c。另一方面，这些改进的石墨烯电池能够以比传统锂离子电池高20倍的速度可靠地充放电。峰值放电率被安全地提高到70c，这是电池功率密度提高70倍。
    这次实验，商易云要制作的石墨烯电池，是石墨烯氧化钒电池，至于另外一种，等到第一种研制成功之后，再考虑第二种。
    每个实验步骤，商易云都十分谨慎的对待，不敢有丝毫大意，就这样，过了一段时间，他看着试验台上的东西，欲哭无泪。
    商易云没有想到，已经了解了石墨烯氧化钒电池的制作原理，却没想到实验还是失败了，他不知道究竟是什么东西影响了实验的成败，只能坐在了凳子上开始回想刚才实验的步骤。
    如果不弄清楚原因，就算再次做实验，也可能会以失败而告终。
    这个时候，曹旬和张流也没有闲着，刚才实验的步骤，他们也看在眼里，所以也陷入了沉思。
    此时此刻，商易云回想实验的步骤，不放过一丝一毫的细节，因为在实验之中，细节决定的成败，很多实验的失败，都是因为细节出了问题。
    就这样时间一分一秒的过去，商易云紧皱的眉头也舒展开来，他已经抓住了一些线索，虽然还不知道实验失败真正的原因，但是他相信，再给他一段时间一定可以想清楚失败的原因。