近日，浙江大学研制出一款新型超级电池，未来如果用到手机上，可以实现充电5秒钟通话2小时。《十万个为什么》节目邀请到浙江大学研制团队成员高分子科学与工程学系博士郭凡，带着大家一起来认识这款超级电池的神奇功能。
石墨烯是什么？
石墨烯，被誉为“黑金”“新材料 ”。它只有一个碳原子的厚度，是由碳原子组成的平面薄膜，厚度是头发丝的20万分之一，强度是钢的倍，是世界上已知的最轻最薄、最强的材料。
现在，石墨烯首当其冲的用途是当电池！
1.1秒就能充好电的电池你见过吗？
新型铝-石墨烯超级电池
近日，浙江大学高分子科学与工程学系高超团队研制出新型铝-石墨烯电池。这种电池可以在零下40摄氏度到摄氏度的环境中工作，可谓既耐高温，又抗严寒。这种新型电池是柔性的，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。
一片片泛着金属光泽的深灰色薄膜，就是团队 研发的新型铝-石墨烯电池。它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。快速充电可1.1秒内充满电。
比一比
一般电池：“不耐用”！随着反复充放电，比电容量会不断降低。
铝-石墨烯电池：如果把一次充电—放电作为一次循环，这种电池经历25万次循环，比电容量仍高达91%，几乎没有损失。
倍率性能和循环寿命远远超过其他电池，比超级电容器具有更高的能量密度，相当的倍率性能和循环寿命。
站在居然的肩膀上——灵感来源
年，斯坦福大学的戴宏杰课题组在Nature杂志发表工作，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。课题组受此启发，尝试用石墨烯膜来制作铝电池的电极。
经过一年半摸索和积累，团队提出了石墨烯正极材料的“三高三连续”设计原则。
“三高三连续”设计原则“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。“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。
我还是个“小婴儿”，商业化仍需努力！
未来如果用到手机上，充电5秒钟通话2小时是完全可能的。但是，距离真正商业化还面临很大的挑战，需要更多科学家的努力和投入才能实现。 目前的正极比容量、输出电压及面负载量还有较大的提升空间，能量密度不足以与锂离子电池相匹敌，今后还需在保持高功率密度的基础上进一步提高能量密度。此外，目前经典的离子液体电解质价格较贵，如果可以找到更廉价的电解质，铝离子电池的商业前景将更宽广。
拓
展
阅
读
大自然中会发电的生物——电鳗
电鳗，裸背电鳗科的鳗形南美鱼类。能产生足以将人击昏的电流，是放电能力最强的淡水鱼类，输出的电压可达～伏，因此电鳗有水中的"高压线"之称。它不是真正的鳗类，而与鲶形目的种类近缘。电鳗入选美国《国家地理》杂志网站盘点的“地球上最令人恐惧的淡水动物”之一。
电鳗尾部两侧的肌肉，是由有规则地排列着的～枚肌肉薄片组成，每枚肌肉薄片像一个小电池，只能产生毫伏的电压，但近万个“小电池”串联起来，就可以产生很高的电压。
电鳗捕食的时候，首先悄悄地游近鱼群，然后可连续放出电流，受到电击的鱼马上晕厥过去，身体僵直，于是，电鳗乘机吞食它们。电鳗放电，有时也不一定是为了捕食，也可能是一种生理需要。被电鳗电死的鱼，往往超过它们食用所需要的量，这给渔业生产带来危害。
为什么电鳗自己不会被电到？
电鳗的放电器官在身体的两侧，而且它大部分的身体或重要的器官都由绝缘性很高的构造包住，在水中就像是一个大电池。电流由电阻最小的通路经过，所以在水中放电时，电流会经由水（电阻比电鳗身体小）传递，电鳗并不会电到自已。但如果电鳗被抓到空气中，因空气的电阻比它身体的电阻更大，放电的话就会电到自已了。另外，如果电鳗受伤使两侧的绝缘体同时破损的话，放电时就会像两条裸露的电线一样发生短路的现象。
明天听什么？
如何给飞机体检上海新闻广播FM93.4/AM
《十万个为什么》
首播：周一到周日18：30--19：00
重播：周一到周日21：30--22：00
探索科学，发现真知
从这里开始！
图片来源自网络
赞赏
