電池是電動汽車的心臟。盡管目前國家大力推廣電動汽車，但是續(xù)航里程短、充電時間長等短板，依舊阻礙著電動汽車大量進入尋常百姓家。如今，越來越多的科研院所和汽車企業(yè)正在研發(fā)新一代超級電池，以解決動力電池存在的諸多問題。

被寄予厚望的“新材料之王”石墨烯總是話題不斷。近日，中科院上海硅酸鹽所研究團隊研發(fā)的石墨烯電池更是引發(fā)外界廣泛關注。該所研究員黃富強帶領的研究團隊與北京大學、美國賓夕法尼亞大學合作，合成出一種高性能超級電容器電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯。該材料具有極佳的電化學儲能特性，除了超快速充放電，它還可以循環(huán)充電5萬次以上，有望為電池行業(yè)帶來革命性變化。該成果發(fā)表在美國《科學》雜志上。

“超級電池”看好石墨烯

“從電動汽車誕生那一天起，科學家們就一直在探索用各種新材料和新技術，來提高電池的續(xù)航里程?！焙颖贝髮W新能源汽車研究中心王濤博士介紹，電動車有100多年的歷史，比燃油車還早半個世紀。

據(jù)了解，電動車的歷史可追溯到1834年，那一年蘇格蘭人羅伯特·安德森制造了第一輛電動汽車，它由一組不可充電的干電池驅動，只能行駛一小段距離。1881年，法國工程師古斯塔夫·特魯夫發(fā)明了以可充電電池——鉛酸電池為動力的電動車。19世紀末到20世紀初，電動車進入到發(fā)展的黃金時代，法國、英國和美國相繼出現(xiàn)電動車制造公司，電動汽車一度占領了40%的汽車市場。然而，20世紀20年代后，內(nèi)燃機技術不斷更新，再加上燃油汽車行駛里程是電動車的3倍，且使用成本低……這種背景下，電動車很快從歐美汽車市場中消失了。

“鉛酸電池體積大、質量重、充電時間長、續(xù)航里程較短，再加上電力傳動系統(tǒng)的制造成本過高等因素困擾，被市場淘汰也是必然?！蓖鯘硎?，20世紀80年代至90年代，日本和美國的一些汽車廠家也生產(chǎn)過一系列電動車，但由于大都采用鉛酸電池，很難取得質的突破，最終都是曇花一現(xiàn)。進入新世紀以來，環(huán)境污染、能源日漸枯竭等問題不斷加劇，電動汽車再次成為各大車企重點關注的對象。而且隨著鋰離子電池的引入，電動汽車進入又一個飛速發(fā)展的黃金時期。“與鉛酸電池相比，鋰離子電池在續(xù)航里程、充電時間、電池壽命等方面，都有了很大的提高，但仍無法達到與燃油汽車相同的性能?！蓖鯘榻B，目前市面上電動汽車，除了售價昂貴的豪華品牌以外，純電動車所標稱的續(xù)航里程都在300公里以內(nèi)。

目前，越來越多的科研院所和汽車企業(yè)正在研發(fā)下一代超級電池，力圖使電動汽車取得突破性進展。

“電池含有正負極、隔板和電解質。它們由不同的材料組成，而且不同的材料組合可以讓電池貯存不同數(shù)量的能量?！蓖鯘硎?，電池的升級換代，往往體現(xiàn)在電池材料的更新上。目前，許多研究機構正在試圖用新材料研發(fā)超級電池，而石墨烯就是其中一種。

據(jù)介紹，石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。它是一個網(wǎng)狀結構，且具有極限的薄度，電荷在其中可以快速遷移。也正因如此，許多研究者將石墨烯看作是一種比較理想的蓄電池電極材料。

電池性能不斷突破

“目前，石墨烯已經(jīng)在超級電容器、鋰空氣電池等儲能材料的研發(fā)中得到應用?！蓖鯘榻B，中科院上海硅酸鹽所研究團隊就是利用了石墨烯材料高比表面積、優(yōu)良導電率和穩(wěn)定化學結構特點，合成了超級電容器的新型電極材料。