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新型储能设备一分钟充满电 电动汽车瓶颈将破解

—— 电动车有了石墨烯表面锂离子交换电池

导读: 美国俄亥俄州Nanotek仪器公司的研究人员利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出一种新型储能设备,可以将充电时间从过去的数小时之久缩短到不到一分钟。

  一种看起来怎么也和电池搭不上界的物质,成了突破电池技术瓶颈的关键。美国俄亥俄州Nanotek仪器公司的研究人员利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出一种新型储能设备,可以将充电时间从过去的数小时之久缩短到不到一分钟。该研究发表在近期出版的《纳米快报》上。

电池充电性能成为电动车发展的最大挑战

     众所周知,电动汽车因其清洁节能的特点而被视为汽车的未来发展方向,但电动汽车的发展面临的主要技术瓶颈就是电池技术。这主要表现在以下几个方面:一是电池的能量储存密度,指的是在一定的空间或质量物质中储存能量的大小,要解决的是电动车充一次电能跑多远的问题。二是电池的充电性能。人们希望电动车充电能像加油一样,在几分钟内就可以完成,但耗时问题始终是电池技术难以逾越的障碍。动辄数小时的充电时间,让许多对电动车感兴趣的人望而却步。因此,有人又将电动车电池的充电性能称为电动车发展的真正瓶颈。

     目前在电池技术上主要采用的是锂电池和超级电容技术,锂电池和超级电容各有长短。锂离子电池能量储存密度高,为120瓦/公斤到150瓦/公斤,超级电容的能量储存密度低,为5瓦/公斤。但锂电池的功率密度低,为1千瓦/公斤,而超级电容的功率密度为10千瓦/公斤。目前大量的研究工作集中于提高锂离子电池的功率密度或增加超级电容的能量储存密度这两个领域,但挑战十分巨大。

     新研究通过采用石墨烯这种神奇的材料,绕过了挑战。石墨烯因具有如下特点成为新储能设备的首选:它是目前已知导电性最高的材料,比铜高五倍;具有很强的散热能力;密度低,比铜低四倍,重量更轻;表面面积是碳纳米管两倍时,强度超过钢;超高的杨氏模量和最高的内在强度;比表面积(即单位质量物料所具有的总面积)高;不容易发生置换反应。

 

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