电池在为许多现代设备供电方面发挥着至关重要的作用，例如手机、心脏起搏器和电动汽车。然而，传统的锂离子电池存在安全风险、生命周期短和充电时间长等局限性。由石墨烯和其他二维 (2D) 材料研究的创新者新加坡国立大学 (NUS) 高级二维材料中心 (CA2DM) 和全球领先的 CBMM 开发的先驱铌石墨烯电池在铌产品和技术方面，将解决所有这些问题。

这些电池正在新的 CBMM-CA2DM 先进电池实验室进行测试，该实验室由 NUS 和 CBMM 今天启动，并在新加坡国家研究基金会的支持下，在三年内共同投资 380 万美元(500 万新元)建立.

“CBMM-CA2DM 先进电池实验室是新加坡科技含量最高、设备最齐全的设施，旨在探索电池技术的新领域。该实验室为研究人员提供了先进的设备来创造新的固体电解质，制造各种电池形式，并最终将他们的创新付诸实践。CA2DM 主任 Antonio H. Castro Neto 教授说：“我们在铌-石墨烯电池的开发方面取得了重大进展，事实证明，这些电池在安全性、效率和可持续性方面是游戏规则的改变者。”

重新思考电池容量

与传统的锂离子电池相比，先驱铌-石墨烯电池已被证明具有更高的性能和安全性。此外，锂离子电池中易挥发和易燃的液体电解质将被含铌固体电解质所取代，进一步提高新型电池的安全性和能量密度。

铌-石墨烯电池的优势包括：

长寿命周期：性能持续时间比传统锂离子电池长10倍(预计30年左右)，更加耐用可靠。

安全：在安全电压窗口下运行，安全放电，不会过热，以防意外损坏。

快速充电：不到 10 分钟即可充满电，增加了便利性。

改善性能：铌可增强导电性并稳定主体结构，从而提高电池倍率性能和长循环稳定性。

可持续性：铌是一种相对丰富且环保的材料，使电池成为传统锂离子电池更具可持续性的替代品。

铌用作电池负极的主要活性材料，同时也用作正极的添加剂。另一方面，石墨烯用于负极和正极以提高电子导电性和结构稳定性。在负极中，铌材料独特的晶体结构有利于在不破坏结构的情况下快速充电。在正极中，铌材料可以提高离子电导率并保护活性材料免于降解。此外，石墨烯的低密度特性显着提高了两个电极的电子传导性，而不会影响电池的整体能量密度。

铌-石墨烯电池的最终原型预计将于 2024 年第一季度完成。

“由于使用寿命更长，与现有的锂离子电池相比，新型石墨烯铌电池显着降低了总拥有成本，并具有超快充电能力。此外，它们提供更高的安全性，因为即使在高温下它们也不会爆炸，”CBMM 全球电池主管 Rogerio Ribas 说。“第一批在阴极和阳极上结合铌应用的电池，它们还具有更高的输入和输出功率、更宽的工作温度范围和更高的充电状态等优势，因此可以为特定市场开发，例如商业和工业应用，包括可再生能源用于混合动力车辆(铁路、卡车和乘用车)、重型应用、内部物流、无绳电动工具等的制动系统，”Ribas 先生补充道。

新实验室配备了最先进的设施，用于研究和制造先进的铌基电池和固体电解质。由于其高性能，铌-石墨烯电池具有广泛的潜在应用，包括心脏起搏器和除颤器等医疗设备，以及卫星和航天器等航空航天设备，所有这些都需要长循环寿命和高安全性标准。其他潜在应用包括电动汽车和消费电子产品。

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