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中科院石墨烯電池:充電7s續航35km 商用化仍需時(shí)日

作者: 時(shí)間:2015-12-22 來(lái)源:虎嗅網(wǎng) 收藏
編者按:這一新材料稱(chēng)之為“氮摻雜有序介孔石墨烯”,然而事實(shí)上,《science》的文章中,并沒(méi)有表示自己使用的是石墨烯,更適當的表述或許是類(lèi)石墨烯介孔氮材料。

  日前,國內媒體發(fā)布了一條讓電動(dòng)車(chē)廠(chǎng)商倍感興奮的消息,該消息稱(chēng):“中科院上海硅酸鹽所科學(xué)家成功研制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?!辈⒈硎?,”該材料具有極佳的電化學(xué)儲能特性,可用作電動(dòng)車(chē)的‘超強電池’:充電只需7秒鐘,即可續航35公里?!睋?,相關(guān)研究成果已于18日發(fā)表在世界頂級學(xué)術(shù)期刊《science》上。聽(tīng)上去很厲害的樣子,不過(guò)先別急著(zhù)激動(dòng),關(guān)于這個(gè)新材料及應用,這里還有幾件事,你或許需要知道。

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/284696.htm

 超級電容可以帶我們飛了?

  所謂的超級電容器,據介紹:“是介于傳統電容器和電池之間的一種電化學(xué)儲能裝置。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長(cháng)、安全可靠等特點(diǎn),現已廣泛應用于混合電動(dòng)汽車(chē)、大功率輸出設備等多個(gè)領(lǐng)域?!钡鹊?,既然這么厲害?為何隨手一搜,大部分的電動(dòng)汽車(chē)主要采用的還是電池呢?比如特斯拉的鋰電池(大部分都是)、豐田Prius的鎳氫電池等。原因在于超級電容的能量密度太低了。能量密度低,就意味著(zhù)滿(mǎn)足實(shí)際需求的電容體積會(huì )非常大。而正如報道所說(shuō),找到理想的材料,使得超級電容器兼具高功能、高能量,一直是科學(xué)家們努力的方向。



  據science上文章顯示,此番研究出的新材料,在能量密度上能達到鉛酸電池的41wh/kg同時(shí)功能性又不錯,的確是不小的一個(gè)進(jìn)步了。不過(guò)就實(shí)用性而言,以特斯拉為例,目前的特斯拉Model S采用的是來(lái)自松下的18650電池,其能量密度為233wh/kg,而一輛特斯拉Model S上電池,重達900公斤,掐指一算,背著(zhù)5000多公斤的電池跑起來(lái),感覺(jué)似乎還是沒(méi)有那么美好。事實(shí)上,現在的超級電容在電動(dòng)汽車(chē)中,都是作為電池的從屬,起輔助作用。而秒充這件事,其實(shí)快充快放,一直就是超級電容的一大優(yōu)勢所在,然而能量密度的問(wèn)題若不能得到解決,一切就只不過(guò)聽(tīng)上去很美好。

  值得一提的是,在science的文章中,并不能找到“充電只需7秒鐘,即可續航35公里”的相關(guān)數據,不知這一信息從何而來(lái)。

  石墨烯?還是類(lèi)石墨烯碳材料?

    事實(shí)上,近年來(lái),類(lèi)似的報道頗多,什么“新一代超級電容 幾分鐘充滿(mǎn)可跑500公里”,知乎上也有不少“如何評價(jià)‘某某研發(fā)出一分鐘充滿(mǎn)電新電池!’這一新聞? ”每次相關(guān)研究已出,總是新聞帶動(dòng)起業(yè)內相關(guān)人士的一陣興奮,但是,從研發(fā)到實(shí)際生產(chǎn)使用的距離有多遠?知乎上一名同學(xué)就此次新材料所作的回答或值得思考。下文摘自知乎答主:清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )新研究院副研究員,劉冠偉博士(知乎ID 弗雷劉)。

  實(shí)驗室中的性能突破,但說(shuō)工業(yè)化還為時(shí)尚早

  本文在炭基材料超級電容器上,通過(guò)摻氮,使得有序介孔炭材料具有了電化學(xué)活性,具有贗電容的工作能力,而且在能量密度上達到了鉛酸電池的41Wh/kg,功率更是保持了超級電容中一貫的優(yōu)勢。文章中詳細的表征了該材料的電化學(xué)性能,在不同種電解液中的工作能力,反應機理等等,此處我也不一一詳解了,總之,說(shuō)它在超級電容領(lǐng)域,實(shí)現了突破,是不夸張的。

  但是說(shuō)它想要實(shí)用化呢?我這里有幾個(gè)問(wèn)題。

  (1)成本

  文章中使用的制備工藝1是典型的模板法:

  用SiO2模板,然后CVD用CH4和NH3做碳氮源,長(cháng)出材料,再用氫氟酸腐蝕掉模板,得到材料,不僅如此,之后還要用濃硝酸處理,提高氮含量。

  你知道這套工藝量產(chǎn)材料有多貴么?你知道這套工藝量產(chǎn)材料有多貴么?你知道這套工藝量產(chǎn)材料有多貴么?重要的事情要說(shuō)三遍。


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