苹果手机电池移动电源 电池技术又双叒叕大突破？不要上了标题党的当

原标题：电池技术又双叒叕大突破？不要上了标题党的当

出品：科普中国

制作：科了个普 大堂

监制：中国科学院计算机网络信息中心

在这个智能手机普及的时代，大部分人都至少拥有一部手机。小小的手机里有两千多个，关键的部件每年都在迅速升级迭代：屏幕越来越大，分辨率越来越高，CPU越来越快，内存越来越大，像素越来越高。但唯独电池性能的提升却如龟速般前进，更是伴随频发的安全问题，这一直制约着手机的使用体验。

从2007年第一代iPhone到2017年末，十年时间，手机的使用时间只从6个小时提高到十几个小时，电池工业远远落后于手机上其他部件的发展速度。人们不得不时常随身携带一个笨重的充电宝。而与之相反，科研界却频频爆出关于电池性能突破的吸引眼球的新闻：比如某某大学科研团队实现某种电池突破"充电5秒钟，通话两小时。" 等等，那么我们该如何看待这些新闻？这些实验室里的科研突破能为我们的日常生活中的电子产品真正带来什么改变呢？这次放卫星的又是哪种电池技术的新进展？

2017年12月15日，浙江大学高分子科学与工程学系高超团队研制出的新型铝-石墨烯电池。相关论文Ultrafast all-climate aluminum-graphene battery with quarter-million cycle life发表于Science Advances，第一作者为团队的陈皓博士。据报道，这种电池可以在零下40摄氏度到120摄氏度的环境中工作，可谓既耐高温，又抗严寒。在零下30摄氏度的环境中，这种新型电池能实现1000次充放电性能不减，而在100摄氏度的环境中，它能实现4.5万次稳定循环。这种新型电池还是柔性的，将它弯折一万次后，容量完全保持，而且，即使电芯暴露于火焰中也不会起火或爆炸。

电池在高温下可以正常工作。两个电池串连可以点亮一组LED灯。

这种电池的正极是石墨烯薄膜，负极是金属铝。把两片电池串联在一起，就能点亮一组LED灯。经过测试，石墨烯正极的比容量达到120mAh/g（毫安时每克），如果把一次充电—放电作为一次循环，快速充电可1.1秒内充满电，仍具有111mAh/g的可逆比容量。苹果手机电池移动电源在25万次充放电循环后仍能保持91%的容量，几乎没有电量损失。如果智能手机用上这种电池，每天哪怕充电10次，也能用上近70年。

新电池太强大？真实情况是……

看了上面这些描述，是不是感觉这种新电池太强大了？！盼望着它能早点实现量产，快点用到我们的手机上，让我们早日抛弃笨重的充电宝？然而真实情况如何呢？还要从这项发明的由来说起。

2015年，斯坦福大学的戴宏杰课题组在Nature杂志发表研究工作，采用高温裂解石墨泡沫来制作正极，首次实现了比容量较高且可长循环的铝离子电池。浙江大学高超教授课题组受此启发，尝试用石墨烯膜来制作铝电池的电极。

斯坦福大学开发的铝离子电池，以及电池的正极材料。

"电池的性能，关键取决于电子和离子在正极和负极之间' 奔跑'的状态。"课题组的负责人高超教授说，电极材料要让尽可能多的电子和离子畅通地奔跑，或者快速归位。如果路不够多或者道路拥挤，性能就会受到影响。

经过一年半摸索和积累，高超团队提出了石墨烯正极材料的"三高三连续"设计原则。"三高"指，微观结构的高质量、高取向、高孔道率；"三连续"指，宏观结构上有连续的导电网络、连续的离子传输通道和连续的离子嵌层通道。这一设计原则上让铝—石墨烯电池的性能向前迈出一大步。之前，铝电池的比容量一直在60mAh/g左右徘徊，可反复充放电次数也在数千次以内。

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