充電一次跑648公里！“超級(jí)電池”大突破 十年后電動(dòng)車統(tǒng)治地球？
據(jù)英國《金融時(shí)報(bào)》報(bào)道，劍橋大學(xué)在電化學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)突破，或?qū)⒋呱沙潆姷某?jí)電池。這種電池在給定空間內(nèi)存儲(chǔ)的能量是目前最好電池的五倍，可大大拓展電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，并可能大幅改觀電力存儲(chǔ)的經(jīng)濟(jì)效益。
化學(xué)教授克萊爾格雷和她的團(tuán)隊(duì)攻克了鋰空氣電池開發(fā)中的技術(shù)難關(guān)。理論上說，只有這種電池能讓電動(dòng)汽車在不必?cái)y帶巨大而笨重的電池組的情況下，擁有可媲美汽油車及柴油車的續(xù)航里程。
如果能把該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室的演示品轉(zhuǎn)變?yōu)樯唐罚瑢⒘钇囍怀湟淮坞娋湍軓膫惗伛偟綈鄱”ぃs合648公里），所用電池的成本和重量卻只有今日電動(dòng)汽車所用鋰離子電池的五分之一。
和目前的可充電電池中盛行的鋰離子技術(shù)相比，鋰空氣電池理論上擁有巨大的優(yōu)勢(shì)——其能量密度可能要高10倍——以至于全球的研究人員都在開展鋰空氣電池的研究。
發(fā)表在《科學(xué)》期刊上的一篇研究論文顯示，劍橋的這個(gè)團(tuán)隊(duì)攻克了這種技術(shù)中的部分實(shí)際問題——尤其是化學(xué)上的不穩(wěn)定問題。在此之前，由于這種化學(xué)上的不穩(wěn)定，鋰空氣電池會(huì)顯示出性能迅速衰退的現(xiàn)象。
鋰空氣電池的基本化學(xué)原理十分簡單。這種電池通過鋰和氧結(jié)合成過氧化鋰實(shí)現(xiàn)放電，再通過施加電流逆轉(zhuǎn)這一過程而完成充電。而如何可靠地令上述反應(yīng)在許多周期內(nèi)反復(fù)發(fā)生，則是該技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。
劍橋的科學(xué)家對(duì)相關(guān)化學(xué)過程做了調(diào)整，以提高其可控性。比如，他們將過氧化鋰轉(zhuǎn)變?yōu)楦滋幚淼臍溲趸嚕€向系統(tǒng)中添加了碘化鋰，并用石墨烯制作了滲透性極好的“蓬松”電極。所謂石墨烯，是12年前曼徹斯特大學(xué)發(fā)現(xiàn)的一種碳的同素異形體。
研究人員表示，劍橋?qū)嶒?yàn)室中展示的電池系統(tǒng)效率達(dá)90%，可充電2000次。不過他們表示，可能至少還需10年的工作，才能將該電池變?yōu)榭捎糜谄嚭碗娋W(wǎng)蓄電的商業(yè)電池。電網(wǎng)蓄電裝置用于存儲(chǔ)太陽能和風(fēng)能發(fā)電站間歇發(fā)出的電力，以便在需要的時(shí)候使用。
什么是超級(jí)電池
超級(jí)電池是美國科學(xué)家研制的一種新型電池，它們被稱為微型石墨烯超級(jí)電容，其充電和放電速度比普通電池快1000倍。
超級(jí)電池采用單原子厚度的碳層構(gòu)成，這項(xiàng)技術(shù)能夠在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)手機(jī)和汽車快速充電，能夠很容易制造并整合成為器件，未來有望制造更小的手機(jī)。
為了研制這種微型超級(jí)電池，研究人員使用二維石墨烯層，在第三維立體層面其厚度僅有單個(gè)原子。由于制造微型超級(jí)電容的傳統(tǒng)方法涉及到密集型光刻技術(shù)，被證實(shí)很難制造成本低廉的器件，因此在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域受限。
石墨烯技術(shù)的應(yīng)用至今仍處于初級(jí)階段，尤其是能讓電池體積和重量大幅縮小的單層石墨烯材料，成品率低，生產(chǎn)成本高，成為石墨烯電池難以產(chǎn)業(yè)化的重要成因。因而，通過進(jìn)一步創(chuàng)新，完善技術(shù)工藝，降低生產(chǎn)成本，是今后石墨烯電池發(fā)展的關(guān)鍵。目前，我國在石墨烯研發(fā)及應(yīng)用上走在世界前列，已有多款石墨烯電池和石墨烯鋰硫電池取得了突破性進(jìn)展。
當(dāng)然，全球在電池領(lǐng)域的研發(fā)不僅限于石墨烯，日本就在研發(fā)利用鎂生產(chǎn)性能更高、成本更低的蓄電池；瑞典正在研究利用碳纖維來提高鋰電池的性能。但這些新技術(shù)要真正實(shí)用化，甚至形成巨大的產(chǎn)業(yè)，還需要經(jīng)過市場(chǎng)的洗禮。
總之，尋找超級(jí)電池的過程，是科技創(chuàng)新的過程，也是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程。以石墨烯為代表的超級(jí)電池實(shí)現(xiàn)突破之日，將是包括電動(dòng)車、手機(jī)、電腦等一切靠電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備變革之時(shí)，對(duì)多個(gè)行業(yè)將具有顛覆性意義，必將為人類生活翻開新的一頁。
文章來源：西風(fēng)烈
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