石墨烯電池的產品特性：

• 集中了鋰電池和超級電容的優點
• 讓電動車不到1分鍾充滿電
• 充電1000次後，可以保留95%容量

石墨烯電池的應用範圍：

• 電動汽車

Lead-in:一種看起來怎麼也和電池搭不上界的物質
，成了突破電池技術瓶頸的關鍵。Nanotekgongsiliyonglilizikezaishimoxibiaomianhedianjizhijiankuaisudaliangchuansuoyundongdetexing，kaifachushimoxibiaomianlilizijiaohuandianchi


，tajizhonglelidianchihechaojidianrongdeyoudian
，tongshijianjugaogonglvmiduhegaonengliangchucunmidudetexing。tajiangchongdianshijiancongguoqudeshuxiaoshizhijiusuoduandaobudaoyifenzhong，chongdian1000次後，可以保留95%容量，充電2000次後，尚未發現形成晶體結構……

一種看起來怎麼也和電池搭不上界的物質，成了突破電池技術瓶頸的關鍵。美國俄亥俄州Nanotek儀yi器qi公gong司si的de研yan究jiu人ren員yuan利li用yong鋰li離li子zi可ke在zai石shi墨mo烯xi表biao麵mian和he電dian極ji之zhi間jian快kuai速su大da量liang穿chuan梭suo運yun動dong的de特te性xing
，開kai發fa出chu一yi種zhong新xin型xing儲chu能neng設she備bei，可ke以yi將jiang充chong電dian時shi間jian從cong過guo去qu的de數shu小xiao時shi之zhi久jiu縮suo短duan到dao不bu到dao一yi分fen鍾zhong。該gai研yan究jiu發fa表biao在zai近jin期qi出chu版ban的de《納米快報》上。

電池充電性能成為電動車發展的最大挑戰

眾zhong所suo周zhou知zhi
，電dian動dong汽qi車che因yin其qi清qing潔jie節jie能neng的de特te點dian而er被bei視shi為wei汽qi車che的de未wei來lai發fa展zhan方fang向xiang，但dan電dian動dong汽qi車che的de發fa展zhan麵mian臨lin的de主zhu要yao技ji術shu瓶ping頸jing就jiu是shi電dian池chi技ji術shu。這zhe主zhu要yao表biao現xian在zai以yi下xia幾ji個ge方fang麵mian：yishidianchidenengliangchucunmidu，zhideshizaiyidingdekongjianhuozhiliangwuzhizhongchucunnengliangdedaxiao，yaojiejuedeshidiandongchechongyicidiannengpaoduoyuandewenti。ershidianchidechongdianxingneng。renmenxiwangdiandongchechongdiannengxiangjiayouyiyang
，zaijifenzhongneijiukeyiwancheng，danhaoshiwentishizhongshidianchijishunanyiyuyuedezhangai。dongzheshuxiaoshidechongdianshijian，rangxuduoduidiandongcheganxingquderenwangerquebu。yinci
，yourenyoujiangdiandongchedianchidechongdianxingnengchengweidiandongchefazhandezhenzhengpingjing。

目前在電池技術上主要采用的是鋰電池和超級電容技術，鋰電池和超級電容各有長短。鋰離子電池能量儲存密度高

，為120瓦/公斤到150瓦/公斤
，超級電容的能量儲存密度低，為5瓦/公斤。但鋰電池的功率密度低，為1千瓦/公斤
，而超級電容的功率密度為10千瓦/公斤。目前大量的研究工作集中於提高鋰離子電池的功率密度或增加超級電容的能量儲存密度這兩個領域，但挑戰十分巨大。

新研究通過采用石墨烯這種神奇的材料，繞過了挑戰。石墨烯因具有如下特點成為新儲能設備的首選：它是目前已知導電性最高的材料，比銅高五倍；具有很強的散熱能力；密度低，比銅低四倍，重量更輕；表麵麵積是碳納米管兩倍時

，強度超過鋼；超高的楊氏模量和最高的內在強度；比表麵積(即單位質量物料所具有的總麵積)高；不容易發生置換反應。

新設備讓電動車不到1分鍾充滿電

新儲能設備又稱為石墨烯表麵鋰離子交換電池
，或簡稱為表麵介導電池(SMCS)

，tajizhonglelidianchihechaojidianrongdeyoudian
，tongshijianjugaogonglvmiduhegaonengliangchucunmidudetexing。suiranmuqiandechunengshebeishangweicaiyongyouhuadecailiaohejiegou
，danxingnengyijingchaoguolelilizidianchihechaojidianrong。xinshebeidegonglvmidu(即電池能輸出最大的功率除以整個燃料電池係統的重量或體積)為100千瓦/公斤
，比商業鋰離子電池高100倍，比超級電容高10倍。功率密度高，能量轉移率就高
，充電時間就會縮短。此外

，新電池的能量儲存密度為160瓦/公斤
，與商業鋰離子電池相當，比傳統超級電容高30倍。能量儲存密度越大，存儲的能量就越多。

SMC的de關guan鍵jian是shi其qi陰yin極ji和he陽yang極ji有you非fei常chang大da的de石shi墨mo烯xi表biao麵mian。在zai製zhi造zao電dian池chi時shi，研yan究jiu人ren員yuan將jiang鋰li金jin屬shu置zhi於yu陽yang極ji。首shou次ci放fang電dian時shi，鋰li金jin屬shu發fa生sheng離li子zi化hua，通tong過guo電dian解jie液ye向xiang陰yin極ji遷qian移yi。離li子zi通tong過guo石shi墨mo烯xi表biao麵mian的de小xiao孔kong，到dao達da陰yin極ji。在zai充chong電dian過guo程cheng中zhong，由you於yu石shi墨mo烯xi電dian極ji表biao麵mian積ji很hen大da，大da量liang的de鋰li離li子zi可ke以yi迅xun速su從cong陰yin極ji向xiang陽yang極ji遷qian移yi，形xing成cheng高gao功gong率lv密mi度du和he高gao能neng量liang密mi度du。研yan究jiu人ren員yuan解jie釋shi說shuo，鋰li離li子zi在zai多duo孔kong電dian極ji表biao麵mian的de交jiao換huan可ke以yi消xiao除chu嵌qian插cha過guo程cheng所suo需xu的de時shi間jian。在zai研yan究jiu中zhong，研yan究jiu人ren員yuan準zhun備bei了le氧yang化hua石shi墨mo烯xi、單dan層ceng石shi墨mo烯xi和he多duo層ceng石shi墨mo烯xi等deng各ge種zhong不bu同tong類lei型xing的de石shi墨mo烯xi材cai料liao，以yi便bian優you化hua設she備bei的de材cai料liao配pei置zhi。下xia一yi步bu將jiang重zhong點dian研yan究jiu電dian池chi的de循xun環huan壽shou命ming。目mu前qian的de研yan究jiu表biao明ming


，充chong電dian1000次後
，可以保留95%容量；充電2000次後，尚未發現形成晶體結構。研究人員還計劃探討鋰不同的存儲機製對設備性能的影響。

研究表明，在重量相同的情況下
，僅以尚未優化的SMC替代鋰離子電池，SMC或鋰離子電池電動車的駕駛距離相同，但SMC的充電時間不到一分鍾，而鋰離子電池則需要數小時。研究人員相信，優化後SMC的性能會更好。

如(ru)果(guo)今(jin)後(hou)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)廣(guang)為(wei)流(liu)行(xing)
，充(chong)電(dian)站(zhan)設(she)置(zhi)在(zai)加(jia)油(you)站(zhan)，其(qi)結(jie)果(guo)將(jiang)會(hui)出(chu)現(xian)一(yi)幅(fu)十(shi)分(fen)有(you)趣(qu)的(de)情(qing)景(jing)
，那(na)就(jiu)是(shi)電(dian)動(dong)車(che)的(de)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)將(jiang)比(bi)加(jia)油(you)還(hai)要(yao)快(kuai)，而(er)且(qie)比(bi)加(jia)油(you)還(hai)便(bian)宜(yi)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)表(biao)示(shi)，除(chu)了(le)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)外(wai)，該(gai)設(she)備(bei)還(hai)可(ke)用(yong)於(yu)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)儲(chu)存(cun)(如儲存太陽能和風能)和智能電網。