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什么是石墨烯?石墨烯電池安全嗎?

鉅大LARGE  |  點擊量:16813次  |  2021年05月20日  

目前使用的手機電池多為鋰離子電池,其爆炸原因歸根究底有三種情況:


一是電池本身的原因,由于電極內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷,使電池在供電過程中發(fā)生爆炸;二是長時間過充,大量的鋰離子在不利的情況或環(huán)境下可能瞬間放電,出現(xiàn)大量電流引起爆炸;三是電池內(nèi)部短路,在高溫或者易燃物旁邊使用,容易引起爆炸。


手機邊充邊玩真的好嗎


而手機電池爆炸頻發(fā)的一種情況則是邊充電邊玩手機。事實上,手機充電器就是將家用電路的220V交流電轉(zhuǎn)化為5V直流電的一個轉(zhuǎn)換電壓的裝置,在人體能承受的安全電壓以內(nèi),正常情況下是不會發(fā)生危險的。但是在充電過程中手機的電流比平常更大,溫度就會較高,這時假如又同時用手機,那么手機運算時的發(fā)熱再加上電池充電的發(fā)熱,導(dǎo)致手機本身溫度過高,這樣由于電池自身問題的爆炸幾率將會大幅提高。


現(xiàn)在的人都離不開手機,在手機充電的一兩個小時內(nèi),很多時候也是要手機的。假如充電同時進行其他操作如通話等,正規(guī)廠家的充電器除了容易造成電池老化,不會對人體出現(xiàn)危害。但是劣質(zhì)的充電器、手機電子元器件老化或受潮等則可能造成漏電,與插座連接上,然后電流通過人體,一旦短時間通過人體的電流過大,就有可能導(dǎo)致死亡。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

所以在日常生活中,有良好的手機使用習慣會降低危險指數(shù),比如不長時間用手機通話,充電時盡量不打電話不玩游戲,不將手機掛在胸前,盡量將手機放在包里,多用有線耳機接聽電話。


技術(shù)問題造成電池內(nèi)部問題會引發(fā)安全隱患毋庸置疑,電極材料本身安全性能也會對電池使用出現(xiàn)影響。傳統(tǒng)的鋰離子電池負極材料是石墨碳材料,嵌鋰電位比較低,容易引起鋰離子過充,進一步發(fā)展形成鋰枝晶,枝晶長大后刺穿隔膜,連接起正負極,造成電池內(nèi)部短路,容易引起電池爆炸。


石墨烯電池充電知多少


所謂的石墨烯電池,一般來說還屬于鋰離子電池。傳統(tǒng)的鋰離子電池一般采用金屬鋰鹽做正極,石墨為負極,而石墨烯電池正極一般也是采用金屬鋰鹽,負極則采用石墨烯復(fù)合材料(一般不會用純石墨烯)。


在電池行業(yè)迅速發(fā)展的今天,由東旭光電推出的世界首款石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品烯王將閃亮登場。烯王可以在5C條件下,實現(xiàn)不到15分鐘的快速充電,僅為普通充電產(chǎn)品的1/24,而且可在-30~80℃的環(huán)境下工作,循環(huán)壽命更高達3500次。此外,該產(chǎn)品還采用了特種級防火合金外殼,外觀大方簡約且堅固耐用。

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石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。它既是最薄的材料,也是最強韌的材料,斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍,有很好的彈性,拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),良好的導(dǎo)電性使其在鋰離子電池電極材料的應(yīng)用上有很大的優(yōu)勢。


但是石墨烯的制備成本非常高,且表面積很大造成分散困難,所以很難有純粹的石墨烯電池。石墨烯復(fù)合材料在保持石墨烯優(yōu)點的同時能夠部分規(guī)避其缺點,也就誕生了石墨烯基鋰離子電池。假如能夠提高電池負極的嵌鋰電位,將會改善鋰離子電池的安全性能。


石墨烯電池有諸多好處,可歸結(jié)為兩點:減少電池的體積和重量,有望實現(xiàn)汽車能源的輕量化;增大電池容量,減少充電時間,電池使用壽命有所新增。


下表中給出了典型的石墨烯電池和傳統(tǒng)的鋰離子電池的性能比較:


石墨烯電池安全嗎?


作為一種新型的電池,石墨烯電池充電速度可謂快到了極致,有人說,充電20秒,通話5小時。雖然很快,但相信問世以后還會有人邊充電邊使用,那么石墨烯電池這樣使用安全嗎?


小編很負責的告訴大家,即使是石墨烯電池,已不能絕對保證,在充電時使用,不會出現(xiàn)意外,只是使用安全相對傳統(tǒng)鋰離子電池會有所改善。


那么最重要的問題來了,石墨烯電池對人體對環(huán)境安全嗎?答案是,不夠安全。


石墨烯電池存在一定的安全隱患,這重要是石墨烯本身存在隱患造成的,早在幾年前有就科學家研究過這個課題。石墨烯的不安全性,可以簡單歸結(jié)為兩點。


1石墨烯對人體細胞的傷害:布朗大學材料科學家團隊檢測了石墨烯關(guān)于人體細胞的潛在毒性。他們發(fā)現(xiàn)石墨烯納米粒子的鋸齒邊緣非常鋒利和強勁,能夠輕易穿刺入人類皮膚以及免疫細胞的細胞膜,對人類和其他動物都存在潛在的嚴重危害。


圖3石墨烯納米粒子


2石墨烯對水質(zhì)的影響:加利福尼亞大學的研究團隊發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯納米粒子假如找到進入地表或地下水資源的方式,就能夠?qū)Νh(huán)境出現(xiàn)影響。含絕少有機物的地下水資源,這些水的硬度偏高,氧化石墨烯納米粒子在這樣的環(huán)境下會變得不穩(wěn)定形成沉淀。


不過在如湖泊、河流之類的地表水,有機物含量相對較多,水硬度更低,這些粒子就更加穩(wěn)定能夠漂流向更遠的地方,也會流往地下。所以這種納米粒子的泄露就有可能對有機物、植物、魚、動物和人類造成危害。


當前,材料安全數(shù)據(jù)表有關(guān)石墨烯的行業(yè)應(yīng)用仍是不完整的。石墨烯關(guān)于皮膚和眼睛,以及關(guān)于呼吸和攝取都存在潛在的危害與刺激。暫時沒有信息表明這類物質(zhì)是否存在致癌風險或者是潛在的發(fā)育毒性。


加上現(xiàn)在國內(nèi)不少人還沒有完全意識到電池對水源的污染,所以在石墨烯電池推向市場前,要普及的第一個問題就是電池的安全性,相信讀了小編這篇文章,大家心中已經(jīng)豁然開朗。


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