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“超级电池”充电一次 可让电动汽车行驶1000公里

导读: 现阶段人们对超级电池的形象描述可概括为:一次充电,可以让电动汽车行驶1000公里,让智能手机玩一周,充电时间能控制在几分钟内,最好可无线充电。这种超级电池的市场规模不低于1万亿美元。当前,美国、中国、日本和韩国都在冲刺超级电池。

   生活中,电池容量不足时常困扰着电动车和智能手机用户。性能稳定、价格合理的超级电池是人类多年来追寻的梦想。现阶段人们对超级电池的形象描述可概括为:一次充电,可以让电动汽车行驶1000公里,让智能手机玩一周,充电时间能控制在几分钟内,最好可无线充电。这种超级电池的市场规模不低于1万亿美元。当前,美国、中国、日本和韩国都在冲刺超级电池。

  目前常用的锂离子电池1991年才开始商业化,主要有钴酸锂、磷酸铁锂和锰酸锂3种类型。钴酸锂电池能量密度最高,但高温下不稳定,其他两种能量密度不高。可充电电池的第五代产品——锂金属电池诞生于1996年,在安全性、比容量、自放电率和性能价格比方面,均优于锂离子电池。但距离超级电池的要求,还有较大差距。

  石墨烯有望引发电池新突破。2004年诞生的石墨烯,其特点是具有良好的导电导热性能:作为电导体,其导电性可与金属铜媲美;作为热导体,它是现有材料中最好的,更难能可贵的是,这种材料在很薄的时候,仍有很高的硬度。石墨烯已被各大工业国列为重要材料进行深度开发。目前,石墨烯应用于电池上的研究基本上有3个方向:

  一是以石墨烯形成全新体系电池。就是说以石墨烯制造一个全新体系的电池,在性能上是颠覆性的,称作“超级电池”。使用这种材料制作的电池,能量密度超过600wh/kg,是目前动力锂电池的5倍,一次充电时间只需8分钟,可行驶1000公里;电池重量只有锂离子电池的一半,体积也会大幅缩小,减轻使用该电池汽车的自身重量;电池的使用寿命更长,是传统氢化电池的4倍,锂电池的2倍;其成本将比目前锂电池降低77%。这些物理参数都符合超级电池的要求。

  二是以石墨烯强化现有电池性能。将石墨烯运用到现有电池上,改进提升锂电池、太阳能电池等电池性能,力图达到超级电池的性能。对于那些已投巨资建设锂电池工厂的企业,短期内很难再投资开发一种全新电池,利用石墨烯的特性来提升现有锂电池性能,或许更为现实。就石墨烯属性来说,作为最薄、最坚硬、导电性良好且拥有强大灵活性的纳米材料,石墨烯可广泛应用于锂离子电池、超级电容器及太阳能电池等储能产品中。石墨烯的特殊结构决定其可以提升电池中的锂离子获得高速率通道的性能,可以帮助锂电池技术突破长期难以逾越的障碍。目前,以石墨烯和硅为原料研发的手机电池,每次充电仅需15分钟,便可让手机运行一周。

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