新型锂电池？未来汽车驱动力

　美国伦斯勒理工学院的研究人员将世界上最薄的材料石墨烯制成一张纸，然后用激光或照相机闪光灯的闪光震击，将其弄成千疮百孔状，致使该片材内部结构间隔扩大，以允许更多的电解质“润湿”及锂离子电池中的锂离子获得高速率通道的性能。这种石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10倍，未来可驱动。

　　可充电的锂离子电池作为行业规格产品，用于手机、笔记本电脑和平板电脑、电动车等一系列设备中。锂离子电池具有高能量密度，可以存储大量的能量，但遭遇低功率密度时则无法迅速接收或释放能量。为了解决这个问题，该学院纳米材料专家尼基带领研究小组创建了一种新型电池，不仅可以容纳大量能量，还能很快地接收和释放能量。

　　研究人员说，锂离子电池技术的主要障碍在于，有限的功率密度和无法快速接收或释放大量的能量，而这种在结构设计上有“缺陷”的石墨烯纸电池可以帮助克服这些障碍。该成果一旦商业化，将对和便携式电子产品中新电池和电气系统的发展带来显著影响。这种电池也可以大大缩短手机和笔记本电脑等便携式电子设备和响应器充电所需要的时间。

　　新型电池的解决方案是，先创建一大张石墨烯氧化物纸，其厚度与一张日常打印纸相当，并可制作成任何尺寸或形状，然后将石墨烯纸暴露在激光下和数码相机闪光灯的闪光下。激光或闪光的热量穿透纸面造成微小爆炸，石墨烯氧化物中的氧原子被驱逐出结构，石墨烯纸变得满目疮痍：无数裂缝、孔隙、空洞等瑕疵，逸出的氧气形成的压力也促使石墨烯纸扩大了5倍的厚度，由此，在单个石墨烯片中创建了很大的空隙。

研究人员发现，这种被损坏的单层石墨烯纸可成为锂离子电池的阳极，锂离子使用这些裂缝和孔隙作为捷径，在石墨烯中快速移进移出，极大提高了电池的整体功率密度。他们通过实验证明，该阳极材料比传统锂离子电池中的阳极充电或放电速度快10倍，而不会导致其能量密度的显著损失，甚至在超过1000个充电/放电周期后仍能持续成功运行。另外重要的是，石墨烯薄片的高导电性使得电子能够在阳极进行高效传输。

　　研究人员说，这些石墨烯纸阳极很容易调整，可以制作成任意的大小和形状，而且将其暴露于激光或照相机闪光灯的闪光下是一种简单、廉价的复制过程。他们下一步将用高功率的阴极材料与石墨烯的阳极材料配对，以构建一个完整的电池。

　　这项研究结果发表在近期美国化学学会《ACS纳米》杂志上。

第一，在可看见的时间里，要实现纯电动汽车、新能源汽车在高速公路上长距离行驶不太现实。从短期看，实现新能源汽车替代以前的汽车在高速公路上长期行驶不太现实，主要瓶颈有几个原因。我认为不应该是短期，甚至应该是中长期。一个是电池续航里程成本增加、寿命等相关问题短期有很大突破。从目前已经投放的电动汽车来看，无论从国际的到合资的，到国内的，很多汽车电动汽车续航里程也都是在150公里以下，这样的续航里程它是不可能保证长距离的行驶。另外一个是电池成本增加也是一个重大课题。每一台乘用车光电池的价格，按照现在的情况要达到近10万元。电池的增加要达到200公斤。据有关专家推算，如果电动汽车要具备传统汽车相竞争的能力，价格要下降目前的1/10。目前来看到2050年，电池将达到每公斤250瓦时，这是密度很难再提高。如果电动汽车要想获得更长的续航里程和更高的行驶速度就要多装更多的电池组。由此增加了汽车自重，限制其更高的速度和更长的续航里程，这就陷入了一个“怪圈”。另外一个就是充电时间，充电分快、慢充两种，普通家轿为例，快充可以充到70%到80%，但是慢充要很长时间。现在行驶次数是两万到三万次，与国外水平还有差距。电池要频繁更换也增加了成本。那么主要因素就是电力动力的瓶颈。纵观世界技术发展，只有这些技术得到突破才能产生革命性变化。这是客观规律。

　　第二，在高速公路服务区建设充电、换电设施，形成覆盖也是有相当大的难度。高速公路理论上需要加油站1.7万座，以此作为参考，假设把加油站全部替换成换电或充电设施，理论上就是要建立这么多座。每一座的建设成本、运行维护成本等等至少要在千万元以上，如此巨大的投资建设充电站谁来建？怎样运行？短期都是问题。目前只能在部分区域，建立充换电设施，进行示范运行。这就限制了电动汽车的使用范围。