鋰離子電池作為當(dāng)今電動(dòng)汽車(chē)主要的能源儲(chǔ)存方式有著很多的方便，可是自身諸多的問(wèn)題導(dǎo)致鋰離子電池飽受詬病。所以現(xiàn)在需要一種能夠提高或者替代鋰電池的材料，來(lái)為電動(dòng)汽車(chē)的未來(lái)保駕護(hù)航。
石墨烯，一個(gè)新興但不陌生的材料。被稱(chēng)為“萬(wàn)用材料”而廣泛使用。曾有報(bào)道，西班牙Graphenano公司同西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，用這個(gè)電池作為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車(chē)最多可以行駛1000公里，而且其充電的時(shí)間不到8分鐘。而美國(guó)伯克利勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)所的化學(xué)工程師埃爾頓·凱恩斯則設(shè)計(jì)了一枚僅有硬幣大小的電池，采用的是鋰、硫磺和氧化石墨烯等易獲取的材料，儲(chǔ)存的電量是傳統(tǒng)電池的2到5倍。此外，凱恩斯和他領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行了1500次的充放電試驗(yàn)后證實(shí)，這種電池僅僅喪失了不到一半的儲(chǔ)電能力，這是目前最好的鋰電池才能達(dá)到的水平。
所以石墨烯的前景是非常有優(yōu)勢(shì)的，許多的國(guó)家也紛紛建起了自己的石墨烯研發(fā)中心，歐盟委員會(huì)將石墨烯作為“未來(lái)新興旗艦技術(shù)項(xiàng)目”，設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃，未來(lái)10年內(nèi)撥出10億歐元經(jīng)費(fèi)。英國(guó)政府也投資建立國(guó)家石墨烯研究所(NGI)，力圖使這種材料在未來(lái)幾十年里可以從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入生產(chǎn)線和市場(chǎng)。
說(shuō)完石墨烯，我們?cè)賮?lái)看看另一個(gè)材料超級(jí)電容。
顧名思義，超級(jí)電容作為儲(chǔ)能材料的一種，通過(guò)電極材料與電解液界面形成雙電層，或電極表面快速的氧化還原反應(yīng)來(lái)儲(chǔ)存電能，可以在充放電的過(guò)程中釋放大量的能量，但其功率只有普通電容的十分之一。與化學(xué)變化的鋰電池充放電過(guò)程相比，超級(jí)電容器可以快成快放，不用擔(dān)心損傷電池，但是超級(jí)電容能存儲(chǔ)的電量并不多，因此超級(jí)電容并不能作為供電設(shè)備單獨(dú)使用。
超級(jí)電容器可以分為三類(lèi)，準(zhǔn)(贗)電容器、混合型超級(jí)電容器和雙電層電容器。雙電層電容器，正、負(fù)極均使用超高比表面活性炭，俗稱(chēng)電容炭。準(zhǔn)電容器，以金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物為電極材料。其中，雙電層電容器中碳正、負(fù)極的有機(jī)介質(zhì)電容器在目前電動(dòng)汽車(chē)中最為常用。其中C/C無(wú)機(jī)體系和C/C有機(jī)體系，由于其電壓在2.7V，比能量3~6Wh/kg，比功率3~12kW/kg，循環(huán)壽命達(dá)到106次，是目前電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的首選。
不過(guò)，一位來(lái)自英國(guó)劍橋大學(xué)的的科技產(chǎn)業(yè)顧問(wèn)機(jī)構(gòu) IDTechEx 董事長(zhǎng)Peter Harrop就表示說(shuō)，一種新形態(tài)的電力儲(chǔ)存設(shè)備，結(jié)合超級(jí)電容與鋰電池的優(yōu)勢(shì)，而且可以用汽車(chē)引擎的熱能來(lái)充電，將是未來(lái)汽車(chē)的理想選擇。他介紹到：“這種超級(jí)電容電池(supercabatteries)具備電池與超級(jí)電容的特性，通常介于兩者之間;該蓄電裝置有以鉛酸(lead-acid)電池或鎳(nickel)電池為基礎(chǔ)的版本，而市場(chǎng)主要關(guān)注的是采用鋰離子電極以及超級(jí)電容電極的類(lèi)型;”Harrop指出：“那些非對(duì)稱(chēng)(asymmetric)電化學(xué)雙層電容器(electrochemical double layer capacitor，EDLC)也被稱(chēng)為鋰離子電容，因?yàn)榫邆涑浞烹娝俣容^快以及其他較優(yōu)異的特性，有取代車(chē)用鋰離子電池與超級(jí)電容的潛力。”
現(xiàn)在石墨烯的制備由于十分有難度，所以現(xiàn)在的發(fā)展還有些緩慢，但隨著未來(lái)技術(shù)的提升后一定會(huì)廣泛普及，而超級(jí)電容電池正在獲得全球各家前瞻汽車(chē)制造商的青睞，其中包括寶馬等知名品牌，孰優(yōu)孰慮，我們還待觀察。
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