“超級(jí)電池”看好石墨烯 真正上路尚需時(shí)日

　　據(jù)介紹，鋰空氣電池通過(guò)鋰和氧結(jié)合成過(guò)氧化鋰實(shí)現(xiàn)放電，再通過(guò)施加電流逆轉(zhuǎn)這一過(guò)程而完成充電。如何可靠地令上述反應(yīng)反復(fù)發(fā)生是該技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。克萊爾格雷用石墨烯構(gòu)造高度多孔、海綿狀的碳電極，再加入一些添加劑使之保持化學(xué)穩(wěn)定，解決了之前的鋰空氣電池易爆炸的問題。而且如果能把該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室的演示品轉(zhuǎn)變?yōu)樯唐罚敲雌囍怀湟淮坞娋湍軓膫惗伛偟綈鄱”?約650公里)，所用電池的成本和重量卻只有現(xiàn)在鋰離子電池的1/5。

　　此外，韓國(guó)三星電子也在進(jìn)行旨在硅表面添加石墨烯涂層的硅基陽(yáng)極物質(zhì)的研究。他們通過(guò)在碳化硅電極的表面涂石墨烯涂層，有效地?cái)U(kuò)展了陽(yáng)極的表面積。同時(shí)與陰極所使用的鋰鈷氧化物進(jìn)行組合，使電池的充電電源的單位體積能量密度有較大的提高，其壽命也增加到鋰離子蓄電池的1.5至1.8倍。

　　“這些研究成果都表明，在電極中添加石墨烯材料，可以明顯改善電池的充電速度、循環(huán)穩(wěn)定性、使用壽命和能量密度。”王濤表示，不管石墨烯能否成為下一代電池的正負(fù)極材料，合理正確使用石墨烯這一新材料，能夠促進(jìn)電池向更高性能發(fā)展是業(yè)內(nèi)一致認(rèn)可的。

　　真正上路尚需時(shí)日

　　“在討論石墨烯如何應(yīng)用于電池之前，獲得合格石墨烯產(chǎn)品是第一關(guān)。”王濤介紹，石墨烯的獨(dú)特結(jié)構(gòu)是把雙刃劍，在帶來(lái)優(yōu)異特性的同時(shí)，也為其產(chǎn)業(yè)化增加了難度。

　　據(jù)了解，二維材料之前從來(lái)沒有獲得過(guò)，石墨烯只是科學(xué)家的一個(gè)假想。2004年，英國(guó)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫根據(jù)兩塊石墨相互摩擦就會(huì)有一片石墨被整體剝離的特性，發(fā)明了制造二維石墨烯的“透明膠法”：他們通過(guò)光束、電子束和原子力顯微鏡等設(shè)備來(lái)操作，用足夠強(qiáng)力的透明膠粘住石墨層的兩個(gè)面并把它撕開，然后不斷重復(fù)，直到獲得只有一層原子厚的石墨烯。這是個(gè)復(fù)雜工程，因?yàn)?毫米厚的石墨薄片能剝離出300萬(wàn)層石墨烯，兩人也因此獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　然而，本來(lái)就獲取難度大的石墨烯材料，即使是獲得了產(chǎn)業(yè)化的石墨烯材料，也只是制造石墨烯電池的第一步，真正應(yīng)用到電動(dòng)汽車上，還需要等更長(zhǎng)的時(shí)間。

　　據(jù)介紹，鋰離子電池在產(chǎn)業(yè)化前，用了長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的時(shí)間對(duì)電池的安全性、穩(wěn)定性、壽命及成組技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。而且電池的發(fā)展趨勢(shì)是往能量密度更高的方向發(fā)展，但是能量密度越高，潛在的危險(xiǎn)系數(shù)也將隨之提高。因此，石墨烯電池相關(guān)性能的測(cè)試、改進(jìn)可能會(huì)需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行。

　　此外，在生產(chǎn)可行性的驗(yàn)證上也需要兩到三年的時(shí)間。因?yàn)橐豢铍姵貜膶?shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)，在制造過(guò)程中對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、工藝路線、制造環(huán)境等都是有很高的要求的，需要不斷地對(duì)制造工藝進(jìn)行調(diào)整。 “雖然沒有明確的時(shí)間表，但我們有理由相信，石墨烯材料會(huì)給汽車電池領(lǐng)域帶來(lái)革命性的變化?！蓖鯘虮确秸f(shuō)，這種變化好比從盒式錄像帶發(fā)展到光盤，會(huì)極大地改變整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。