超级电容电池..

如果你看不懂上面两段在说什么，没关系，那些是供你装X时候用的，如 果你不需要，那么来看看它的用途，比如我们的主角，超级电池。
这是美国加州大学一个研究团队研制的微型石墨烯超级电容（圆盘上那些小黑块就是），这 玩意最神奇的地方在于，它充电和放电速度，是常规电池的100——1000倍。 这意味着什么？ 如果你的手机用上它，充满一次电大概只需要5秒钟，如果你新买的特拉斯用上它，充一次电 也就5分钟左右。 更变态的是，由于它的元素和结构特性，你的手机电量使用时长可以用“周”来当基本单位 ，而且，不管你在北极南极还是撒哈拉沙漠，都不用担心它会因为太冷或太热而罢工。 不过，不管是国外还是国内，目前石墨烯超级电池都还停留在实验室阶段，除了技术稳定性 ，另外一个关键原因是，石墨烯太贵！ 是的，即使以今天的制备工艺，品相好点的石墨烯，依旧可以卖到2000元每克，要拿这么贵 的东西做电池，那只有是真正的土豪，才能完成的私人定制了。 当然，制造工艺还是会不断进步。 比如在我国，中科院宁波材料所就在和宁波墨西科技集团合作，推进石墨烯大规模制备技术 ，相信用不了五年，石墨烯的生产成本，就会下降到我等普通民众用得起的水平。 届时，我想超级电池也会进入普及的快车道，到那时候，你跟朋友打电话借钱的时候，就不 用担任他以“手机没电”当借口啦。

左图为高定向热解石墨(HOPG)； 右图为从HOPG 撕出来、置于厚度300 nm二氧化硅表面的 石墨烯，左下角浅色三角形为单层石墨烯，其余为1 – 5 层不等。
超级电池工作原理


将锂金属置于阳极。首次放电时，锂金属发生离子化，通过电解液向阴极迁移。离子通过 石墨烯表面的小孔，到达阴极。 现有的锂离子电池电极拥有很多微孔，微孔越多，其中嵌入的锂原子（或者离子）越多、 电池容量越高。然而从正极锂离子脱出到在负极完成锂离子嵌入 （充满）到碳层的微孔 中需要的时间也就越长。这也是目前大部分电池充电速度比较慢的原因。
普通锂电池工作原理

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质 的电池。 充电正极上发生的反应为 LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子) 充电负极上发生的反应为 6C+XLi++Xe- = LixC6 充电电池总反应：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6

我们心中的超级电池 是什么样子？
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真实案例
某男回到东北老家，发现iPad充不了电，怒找售后，结果被告知，在室外冻坏了， 请放被窝里暖一暖再充。他回家一试，尼玛，真行！
可能你家住海南，手机和平板电脑不可能被冻坏，那么接下来这个问题，不管你 在哪里，肯定都逃不掉——电池电量不够用！ 是的，那该死的电池，早上出门明明充得满满的，结果半天不到，电量就快用完 了，而且，每次都在关键时刻没电，好像成心跟你作对似的。 怎么办？找地方充电？嗯，想要充满，那先等上2、3个小时。带移动电源？好， 不过包包里已经装了一大堆手机、平板、笔记本，你还嫌不够重？ 好吧，按照一般的电影剧本，这时候，该我们的英雄——超级电池出场了！
超级电容电池
普通电池概述

锂电池 镍氢电池 铅酸电池
容量适中，比较环保，价格较贵，常用于手机相机电脑，但容易爆炸。 容量适中，但存在记忆效应，现在多被锂电池淘汰。 容量大，价格便宜，但制造和报废都存在重金属污染严重，车船等大
容量必备无可替代。

普通化学干电池 容量小，价格便宜，但制造和报废都存在重金属污染严重，相 机小手电等小家电用。 纽扣电池 用。 容量小，体积小，但制造和报废都存在重金属污染严重，手表电脑等
石墨烯表面锂离子交换电池
超级电池在两个电极，与液体 电解质直接接触的巨大石墨 表面，通过表面吸附和/或表 面氧化还原反应，能够迅速 并可逆地捕获锂离子。

研究人员还发现一种能够轻松生产这种电池的方法，即采用标准DVD刻录机。
采用这项技术后， 能用便宜材料，在 不到30分钟的时间 里，在一个单一的 光盘上生产超过 100个微型超级电 容器。

石墨烯

石墨烯是只有一个碳原子层厚度的石墨，碳原子通过SP2杂化成键，与周围其他三个碳原 子以C—C单键相连，同时每个碳原子剩有一个垂直于石墨烯平面的p电子，未成对的p电子 在与平面垂直的方向形成π 轨道，可以在石墨烯晶体结构中自由移动，从而使得石墨烯具 有良好的导电性能。




放错图了？ 没有，在超级英雄出场前，请允许我最后再来点前戏。 这货可以说是超级英雄的能量来源，大名鼎鼎的石墨烯（结构图）。如果你在科技界混过 两口饭吃，我想你一定或多或少听过它的威名。 没听过？赶紧科普下，免得出门不好意思跟人打招呼。 按照科学点的说法，石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是碳原子以某 种复杂的形式，组成的六边形呈蜂巢晶格状的薄膜。 说得简单点，就是只有一个碳原子厚的二维纳米材料。 石墨烯是世界上最薄，但又最坚硬的材料（和金刚石同一个元素，能不硬嘛），它的结构 极稳定，导热性极高，电阻率极低，电子迁移速度极快，因此，可以说是目前最理想的二 维纳米材料。