神奇石墨烯技術，讓電池安全性能大躍升

斯旺西大學的研究人員與武漢理工大學、深圳大學合作，成功開發了一種用於生產大規模石墨烯集流體的開創性技術。

這一突破能夠顯著提高鋰離子電池（LIBs）的安全性和性能，解決了能源存儲技術中的一個關鍵挑戰。

其成果發表在 《自然·化學工程》 上，該研究詳細介紹了首個在商業規模上製造無缺陷石墨烯箔的成功方案。這些箔具有非凡的熱導率——高達 1,400.8 W m–1 K–1——幾乎是鋰離子電池中使用的傳統銅和鋁集流體的十倍。

“這對於電池技術而言是一個重大的進步，”來自斯旺西大學的共同主要作者 Rui Tan 博士說道。“我們的方法能夠以一定的規模和質量生產出石墨烯集流體，這些集流體能夠輕而易舉地整合進商業電池製造當中。這不僅通過有效地管理熱量提升了電池的安全性，而且還提高了能量密度和使用壽命。”

在高能鋰離子電池（特別是那些用於電動汽車的電池）的開發過程中，最爲緊迫的問題之一是熱失控——一種危險的情況，即過多熱量致使電池出現故障，常常會引發火災或爆炸。這些石墨烯集流體旨在通過有效地散熱以及防止導致熱失控的放熱反應來降低此類風險。

“我們密集、排列整齊的石墨烯結構爲易燃氣體的形成構築了強大的屏障，並阻止氧氣滲透到電池單元中，這對於避免災難性故障至關重要，”來自深圳大學的共同主要作者楊金龍博士解釋說。

新開發的工藝不僅是實驗室的成功，而且是一種可擴展的解決方案，能夠生產長度從幾米到幾千米的石墨烯箔。在對其潛力的重要展示中，研究人員生產了一條 200 米長、厚度爲 17 微米的石墨烯箔。即使彎曲超過 10 萬次，這種箔仍保持高導電性，使其成爲柔性電子產品等先進應用的理想之選。

這種新方法還允許生產厚度可定製的石墨烯箔，這可能會帶來更高效、更安全的電池。

這項創新可能對能源存儲的未來產生廣泛的影響，特別是在電動汽車和可再生能源系統中，在這些領域，安全和效率顯得至關重要。