石墨烯PK超級電容 誰是電動汽車的未來？

    鋰電世界  鋰離子電池作為當今電動汽車主要的能源儲存方式有著很多的方便，可是自身諸多的問題導致鋰離子電池飽受詬病。所以現(xiàn)在需要一種能夠提高或者替代鋰電池的材料，來為電動汽車的未來保駕護航。
 
　石墨烯，一個新興但不陌生的材料。被稱為“萬用材料”而廣泛使用。曾有報道，西班牙Graphenano公司同西班牙科爾瓦多大學合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，用這個電池作為動力源的電動汽車最多可以行駛1000公里，而且其充電的時間不到8分鐘。而美國伯克利勞倫斯國家實驗所的化學工程師埃爾頓·凱恩斯則設計了一枚僅有硬幣大小的電池，采用的是鋰、硫磺和氧化石墨烯等易獲取的材料，儲存的電量是傳統(tǒng)電池的2到5倍。此外，凱恩斯和他領導的研發(fā)團隊在進行了1500次的充放電試驗后證實，這種電池僅僅喪失了不到一半的儲電能力，這是目前最好的鋰電池才能達到的水平。
 
　所以石墨烯的前景是非常有優(yōu)勢的，許多的國家也紛紛建起了自己的石墨烯研發(fā)中心，歐盟委員會將石墨烯作為“未來新興旗艦技術項目”，設立專項研發(fā)計劃，未來10年內撥出10億歐元經費。英國政府也投資建立國家石墨烯研究所(NGI)，力圖使這種材料在未來幾十年里可以從實驗室進入生產線和市場。
 
　說完石墨烯，我們再來看看另一個材料超級電容。
 
　顧名思義，超級電容作為儲能材料的一種，通過電極材料與電解液界面形成雙電層，或電極表面快速的氧化還原反應來儲存電能，可以在充放電的過程中釋放大量的能量，但其功率只有普通電容的十分之一。與化學變化的鋰電池充放電過程相比，超級電容器可以快成快放，不用擔心損傷電池，但是超級電容能存儲的電量并不多，因此超級電容并不能作為供電設備單獨使用。
 
　超級電容器可以分為三類，準(贗)電容器、混合型超級電容器和雙電層電容器。雙電層電容器，正、負極均使用超高比表面活性炭，俗稱電容炭。準電容器，以金屬氧化物、導電聚合物為電極材料。其中，雙電層電容器中碳正、負極的有機介質電容器在目前電動汽車中最為常用。其中C/C無機體系和C/C有機體系，由于其電壓在2.7V，比能量3~6Wh/kg，比功率3~12kW/kg，循環(huán)壽命達到106次，是目前電動汽車應用的首選。
 
　不過，一位來自英國劍橋大學的的科技產業(yè)顧問機構IDTechEx 董事長Peter Harrop就表示說，一種新形態(tài)的電力儲存設備，結合超級電容與鋰電池的優(yōu)勢，而且可以用汽車引擎的熱能來充電，將是未來汽車的理想選擇。他介紹到：“這種超級電容電池(supercabatteries)具備電池與超級電容的特性，通常介于兩者之間;該蓄電裝置有以鉛酸(lead-acid)電池或鎳(nickel)電池為基礎的版本，而市場主要關注的是采用鋰離子電極以及超級電容電極的類型;”Harrop指出：“那些非對稱(asymmetric)電化學雙層電容器(electrochemical double layer capacitor，EDLC)也被稱為鋰離子電容，因為具備充放電速度較快以及其他較優(yōu)異的特性，有取代車用鋰離子電池與超級電容的潛力。”
 
　現(xiàn)在石墨烯的制備由于十分有難度，所以現(xiàn)在的發(fā)展還有些緩慢，但隨著未來技術的提升后一定會廣泛普及，而超級電容電池正在獲得全球各家前瞻汽車制造商的青睞，其中包括寶馬等知名品牌，孰優(yōu)孰慮，我們還待觀察。