石墨烯電池有望解決電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程痛點(diǎn)

半導(dǎo)體芯科技SiSC綜合編譯

我們知道，電動(dòng)汽車的續(xù)航里程是這個(gè)行業(yè)的痛點(diǎn)。解決這個(gè)問題的關(guān)鍵，就是要提高化學(xué)電池的能量密度。目前，動(dòng)力電池主要采用三元鋰電和磷酸鐵鋰。未來，石墨烯電池可能會(huì)是一個(gè)新的選擇。

當(dāng)前，我們所知的石墨烯的最大市場應(yīng)用是服裝和紡織品。此外，在電子行業(yè)，石墨烯的應(yīng)用也取得了一些進(jìn)展，其中電池領(lǐng)域成為石墨烯最有可能商業(yè)化的高科技應(yīng)用之一。石墨烯電池在電動(dòng)汽車上的商用化已經(jīng)開始。

Skeleton Technologies公司，開發(fā)了超級(jí)充電石墨烯電池和超級(jí)電容器。其中，石墨烯超級(jí)電容器已在一些氫燃料電池的公交車上使用。Strategic Elements公司，正在開發(fā)石墨烯的自充電電池，可能會(huì)用于可穿戴電子產(chǎn)品方面。

2022年1月，美國電池制造商Lyten宣布與美國政府合作，為太空部隊(duì)開發(fā)石墨烯電池，它應(yīng)用于小型衛(wèi)星的原型已經(jīng)制造出來，電動(dòng)汽車市場此前也被列為應(yīng)用目標(biāo)，所以更多的產(chǎn)品可能會(huì)在這里開花結(jié)果。

鋰-硫（Li-S)電池，因其具備高能量密度，長期被視為具有商業(yè)用途價(jià)值。但硫電極經(jīng)常遭受polysulfide shuttling（聚硫化物穿梭）, 導(dǎo)致硫離子逃離電極，發(fā)生反應(yīng)后形成長鏈分子，從而降低了電極和電池性能。所以，polysulfide shuttling一直是鋰-硫電池大規(guī)模商業(yè)化的障礙。Lyten公司使用石墨烯層（3D形態(tài)）來抑制電極的表面反應(yīng)，致使電池工作時(shí)間得以延長，這有助于推動(dòng)石墨烯電池和鋰-硫電池在高端價(jià)值市場的廣泛應(yīng)用。

另外，麻省理工下屬的PolyJoule公司，開發(fā)了一種基于標(biāo)準(zhǔn)的雙電極電化學(xué)電池，其中使用了導(dǎo)電聚合物和碳-石墨烯混合材料的組合。據(jù)說，這種電池已經(jīng)應(yīng)用于電網(wǎng)（特別是間歇性可再生能源），因?yàn)樗鼈兛梢栽诓坏?0秒的時(shí)間內(nèi)快速放電(最高可達(dá)1兆瓦)，以防止電壓間歇。它們還可以在不到五分鐘的時(shí)間內(nèi)充電，以確保在需要的時(shí)候有電可用。與其他電池不同的是，這種電池不會(huì)積累熱量，無需熱量管理，而且自身特性穩(wěn)固。它也能用于一般工業(yè)能源存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)中心不間斷供電應(yīng)用。

隨著人類社會(huì)對能源的需求持續(xù)增長，我們將會(huì)需要體積更小、質(zhì)量更高的能源和更高密度的存儲(chǔ)系統(tǒng)。當(dāng)然，石墨烯材料也有其結(jié)構(gòu)自身的問題，這有待于我們科技水平的提升去完善。未來的電動(dòng)汽車，石墨烯電池或許是一個(gè)新的選擇。

審核編輯：湯梓紅