充電一次跑648公里！“超級電池”大突破 十年后電動車統(tǒng)治地球？
據(jù)英國《金融時報》報道，劍橋大學(xué)在電化學(xué)領(lǐng)域的一項突破，或?qū)⒋呱沙潆姷某夒姵亍＿@種電池在給定空間內(nèi)存儲的能量是目前最好電池的五倍，可大大拓展電動汽車的續(xù)航里程，并可能大幅改觀電力存儲的經(jīng)濟效益。
化學(xué)教授克萊爾格雷和她的團隊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汽車在不必攜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)從實驗室的演示品轉(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——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，劍橋的這個團隊攻克了這種技術(shù)中的部分實際問題——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)嶒炇抑姓故镜碾姵?span style="color:#C00000;">系統(tǒng)效率達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)蓄電裝置用于存儲太陽能和風能發(fā)電站間歇發(fā)出的電力，以便在需要的時候使用。
什么是超級電池
超級電池是美國科學(xué)家研制的一種新型電池，它們被稱為微型石墨烯超級電容，其充電和放電速度比普通電池快1000倍。
超級電池采用單原子厚度的碳層構(gòu)成，這項技術(shù)能夠在最短時間內(nèi)對手機和汽車快速充電，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。
為了研制這種微型超級電池，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原子。由于制造微型超級電容的傳統(tǒng)方法涉及到密集型光刻技術(shù)，被證實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展。
當然，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)要真正實用化，甚至形成巨大的產(chǎn)業(yè)，還需要經(jīng)過市場的洗禮。
總之，尋找超級電池的過程，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電池實現(xiàn)突破之日，將是包括電動車、手機、電腦等一切靠電力驅(qū)動設(shè)備變革之時，對多個行業(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：西風烈
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