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如果一辆电动汽车只需花8分钟充一次电就能行驶上千公里,人们还需要排放尾气污染的传统汽车吗?目前电动汽车离这个目标还差得很远,但如果一种被称为“超级电池”的石墨烯聚合材料电池实现量产,这个目标或许可以达到。
目前市面上在售的电动汽车中,即使性能最强悍的特斯拉ModelS,其高配版能实现的最大续航里程也只有502公里,约是传统汽车的一半。而国内一些相对便宜的小型电动汽车,多数续航里程还只停留在300公里以下的水平。再加上充电时间过长,很难不让车主患上“里程焦虑症”。
这些电动汽车多数以锂电池为动力,主要是钴酸锂电池、磷酸铁锂电池和锰酸锂电池三种。钴酸锂电池能量密度最高,但高温下最不稳定,其他两种能量密度不高。这些缺陷严重影响了电动汽车的续航和充电性能。因此业界一直期盼“超级电池”的出现来改变这种窘迫的现状。
石墨烯或许能提供一个可行的答案。2004年才诞生的石墨烯是目前已知材料中最薄的一种,仅有一个碳原子厚,并且具有优异的性能。作为电导体,它和铜具有同样出色的导电性,作为热导体,它比目前任何其他材料的导热效果都好。
如果使用这种材料制作电池,理论上电池重量能比传统锂离子电池减半,厚度也会大幅缩小,储电量高出数倍,并且按照美国伦斯勒理工学院研究人员估算,石墨烯阳极材料比锂离子电池中常用的石墨阳极充放电速度要快10倍。
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