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详解石墨烯超级电池:电动汽车的续航“救星”

2022-11-16 00:24

本文摘要:电瓶是电动汽车的心脏。目前,国家大力推进电动汽车,但持续距离短、电池时间宽等短板仍妨碍电动汽车大量转移到普通人家。现在,更多的科研院和车企为了解决问题动力电池不存在的许多问题,正在开发下一代超级电池。被寄予厚望的新材料之王石墨烯总是话题很大。 在此期间,中国科学院上海硅酸盐研究团队开发的石墨烯电池备受瞩目。该研究人员朱强国率领的研究团队与北京大学、美国宾夕法尼亚大学合作,制作了高性能超级电容器电极材料氮配合有序介孔石墨烯。

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电瓶是电动汽车的心脏。目前,国家大力推进电动汽车,但持续距离短、电池时间宽等短板仍妨碍电动汽车大量转移到普通人家。现在,更多的科研院和车企为了解决问题动力电池不存在的许多问题,正在开发下一代超级电池。被寄予厚望的新材料之王石墨烯总是话题很大。

在此期间,中国科学院上海硅酸盐研究团队开发的石墨烯电池备受瞩目。该研究人员朱强国率领的研究团队与北京大学、美国宾夕法尼亚大学合作,制作了高性能超级电容器电极材料氮配合有序介孔石墨烯。

该材料具有优异的电化学储藏特性,除了超强的慢充放电外,还可以循环5万次以上的电池,将来给电池行业带来革命性的变化。该成果公开发布于美国《科学》杂志上。超级电池寄予厚望石墨烯,从电动汽车登场之日起,科学家们仍在探索用各种新材料和新技术提高电池的持续距离。河北大学新能源汽车研究中心王涛博士说,电动汽车有一百多年的历史,比燃料车早半个世纪。

据了解,电动汽车的历史可以追溯到1834年,当年苏格兰人罗伯特安德森生产了第一辆电动汽车,它一组不能用电池的干电池驱动,不能走一部分距离。1881年,法国工程师古斯塔夫特鲁夫发明者拥有以充电电池铅电池为动力的电动汽车。从19世纪末到20世纪初,电动汽车转向发展的黄金时代,法国、英国和美国陆续出现电动汽车生产公司,电动汽车一度占汽车市场的40%。

但是,1920年代以后,内燃机技术不断更新,再加油汽车的行驶距离是电动汽车的3倍,在成本低的背景下,电动汽车迅速从欧美汽车市场消失。铅酸电池体积大、质量轻、电池时间宽、持续距离短,再加电力传动系统生产成本过高等因素的后遗症也必定出现在市场上。王涛回答说,从1980年代到90年代,日本和美国的汽车制造商也生产过一系列的电动汽车,但由于使用铅电池,很难取得质量突破,最后暂时出现了。转入新世纪以来,环境污染、能源消耗等问题大大加剧,电动汽车再次成为各大汽车企业关注的对象。

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另外,随着锂离子电池的引进,电动汽车进入了快速发展的黄金时期。与铅酸电池相比,锂离子电池在持续距离、电池时间、电池寿命等方面有了相当大的提高,但不能超过与燃料汽车完全相同的性能。王涛说,现在市场上销售的电动汽车,除了价格便宜的奢侈品牌外,电动汽车所称的持续距离在300公里以内。

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目前,更多的科研院校和车企正在研发下一代超级电池,努力使电动汽车取得突破性进展。电池含有正负极、隔板和电解质。

它们由不同的材料组成,不同的材料组可以让电池储存不同数量的能量。王涛回答说,电池的升级经常反映在电池材料的改版上。现在很多研究机构都想用新材料开发超级电池,石墨烯就是其中之一。

石墨烯是指石墨材料中挤压、碳原子构成的只有一层原子厚度的二维结晶。它是一种网状结构,具有无限大的薄度,电荷可以慢慢输入。因此,许多研究人员认为石墨烯是理想的蓄电池电极材料。


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