充電一次跑648公里！“超級電池”大突破 十年后電動車統治地球？
據英國《金融時報》報道，劍橋大學在電化學領域的一項突破，或將催生可充電的超級電池。這種電池在給定空間內存儲的能量是目前最好電池的五倍，可大大拓展電動汽車的續航里程，并可能大幅改觀電力存儲的經濟效益。
化學教授克萊爾格雷和她的團隊攻克了鋰空氣電池開發中的技術難關。理論上說，只有這種電池能讓電動汽車在不必攜帶巨大而笨重的電池組的情況下，擁有可媲美汽油車及柴油車的續航里程。
如果能把該技術從實驗室的演示品轉變為商品，將令汽車只充一次電就能從倫敦駛到愛丁堡（約合648公里），所用電池的成本和重量卻只有今日電動汽車所用鋰離子電池的五分之一。
和目前的可充電電池中盛行的鋰離子技術相比，鋰空氣電池理論上擁有巨大的優勢——其能量密度可能要高10倍——以至于全球的研究人員都在開展鋰空氣電池的研究。
發表在《科學》期刊上的一篇研究論文顯示，劍橋的這個團隊攻克了這種技術中的部分實際問題——尤其是化學上的不穩定問題。在此之前，由于這種化學上的不穩定，鋰空氣電池會顯示出性能迅速衰退的現象。
鋰空氣電池的基本化學原理十分簡單。這種電池通過鋰和氧結合成過氧化鋰實現放電，再通過施加電流逆轉這一過程而完成充電。而如何可靠地令上述反應在許多周期內反復發生，則是該技術面臨的挑戰。
劍橋的科學家對相關化學過程做了調整，以提高其可控性。比如，他們將過氧化鋰轉變為更易處理的氫氧化鋰，還向系統中添加了碘化鋰，并用石墨烯制作了滲透性極好的“蓬松”電極。所謂石墨烯，是12年前曼徹斯特大學發現的一種碳的同素異形體。
研究人員表示，劍橋實驗室中展示的電池系統效率達90%，可充電2000次。不過他們表示，可能至少還需10年的工作，才能將該電池變為可用于汽車和電網蓄電的商業電池。電網蓄電裝置用于存儲太陽能和風能發電站間歇發出的電力，以便在需要的時候使用。
什么是超級電池
超級電池是美國科學家研制的一種新型電池，它們被稱為微型石墨烯超級電容，其充電和放電速度比普通電池快1000倍。
超級電池采用單原子厚度的碳層構成，這項技術能夠在最短時間內對手機和汽車快速充電，能夠很容易制造并整合成為器件，未來有望制造更小的手機。
為了研制這種微型超級電池，研究人員使用二維石墨烯層，在第三維立體層面其厚度僅有單個原子。由于制造微型超級電容的傳統方法涉及到密集型光刻技術，被證實很難制造成本低廉的器件，因此在商業應用領域受限。
石墨烯技術的應用至今仍處于初級階段，尤其是能讓電池體積和重量大幅縮小的單層石墨烯材料，成品率低，生產成本高，成為石墨烯電池難以產業化的重要成因。因而，通過進一步創新，完善技術工藝，降低生產成本，是今后石墨烯電池發展的關鍵。目前，我國在石墨烯研發及應用上走在世界前列，已有多款石墨烯電池和石墨烯鋰硫電池取得了突破性進展。
當然，全球在電池領域的研發不僅限于石墨烯，日本就在研發利用鎂生產性能更高、成本更低的蓄電池；瑞典正在研究利用碳纖維來提高鋰電池的性能。但這些新技術要真正實用化，甚至形成巨大的產業，還需要經過市場的洗禮。
總之，尋找超級電池的過程，是科技創新的過程，也是產業結構優化的過程。以石墨烯為代表的超級電池實現突破之日，將是包括電動車、手機、電腦等一切靠電力驅動設備變革之時，對多個行業將具有顛覆性意義，必將為人類生活翻開新的一頁。
文章來源：西風烈
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