中科院石墨烯電池：充電7s續(xù)航35km 商用化仍需時日

　　日前，國內(nèi)媒體發(fā)布了一條讓電動車廠商倍感興奮的消息，該消息稱：“中科院上海硅酸鹽所科學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儲能特性，可用作電動車的‘超強電池’：充電只需7秒鐘，即可續(xù)航35公里?！睋?jù)悉，相關(guān)研究成果已于18日發(fā)表在世界頂級學術(shù)期刊《science》上。聽上去很厲害的樣子，不過先別急著激動，關(guān)于這個新材料及應用，這里還有幾件事，你或許需要知道。

　超級電容可以帶我們飛了?

　　所謂的超級電容器，據(jù)介紹：“是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的一種電化學儲能裝置。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長、安全可靠等特點，現(xiàn)已廣泛應用于混合電動汽車、大功率輸出設備等多個領(lǐng)域?！钡鹊?，既然這么厲害?為何隨手一搜，大部分的電動汽車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，就意味著滿足實際需求的電容體積會非常大。而正如報道所說，找到理想的材料，使得超級電容器兼具高功能、高能量，一直是科學家們努力的方向。

　　據(jù)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同時功能性又不錯，的確是不小的一個進步了。不過就實用性而言，以特斯拉為例，目前的特斯拉Model S采用的是來自松下的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5000多公斤的電池跑起來，感覺似乎還是沒有那么美好。事實上，現(xiàn)在的超級電容在電動汽車中，都是作為電池的從屬，起輔助作用。而秒充這件事，其實快充快放，一直就是超級電容的一大優(yōu)勢所在，然而能量密度的問題若不能得到解決，一切就只不過聽上去很美好。

　　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(xù)航35公里”的相關(guān)數(shù)據(jù)，不知這一信息從何而來。

　　石墨烯?還是類石墨烯碳材料?

　　　　事實上，近年來，類似的報道頗多，什么“新一代超級電容 幾分鐘充滿可跑500公里”，知乎上也有不少“如何評價‘某某研發(fā)出一分鐘充滿電新電池!’這一新聞? ”每次相關(guān)研究已出，總是新聞帶動起業(yè)內(nèi)相關(guān)人士的一陣興奮，但是，從研發(fā)到實際生產(chǎn)使用的距離有多遠?知乎上一名同學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)。

　　實驗室中的性能突破，但說工業(yè)化還為時尚早

　　本文在炭基材料超級電容器上，通過摻氮，使得有序介孔炭材料具有了電化學活性，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，說它在超級電容領(lǐng)域，實現(xiàn)了突破，是不夸張的。

　　但是說它想要實用化呢?我這里有幾個問題。

　　(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?重要的事情要說三遍。