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我国研制出石墨烯超强电池 充电7秒钟续航35公里

来源 : 网络整理 2018-07-12
      新华社发   据新华社电 18日,记者从中科院上海硅酸盐所获悉,该所科学家已研制出一种高性能超级电容器电极材料氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料具有极佳的电化学储能特性,可用作电动车的“超强电池”:充电只需7秒钟,即可续航35公里。相关研究成果已于18日发表在世界顶级期刊《科学》上。   超级电容器,是介于传统电容器和电池之间的一种电化学储能装置。由于具有功率密度高、循环寿命长、安全可靠等特点,现已广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域。如何让超级电容器兼具高功率、高能量,长期以来科学家并没有找到理想材料。   为破解这一难题,中科院上海硅酸盐所联合北京大学、美国宾夕法尼亚大学展开持续攻关。黄富强研究团队最终发现,石墨烯是超级电容器电极的最佳选择。   通过反复试验、设计、合成,黄富强研究团队发现,氮掺杂有序介孔石墨烯的性能表现最佳。不仅能实现高能量密度、高功率密度,而且还可以通过使用水基电解液,做到无毒、环保、价格低廉、安全可靠。   据介绍,该新型石墨烯超级电容器体积轻巧、不易燃也不易爆,可采用低成本制备,实现规模生产。因性能较铅酸、镍氢等电池有明显的竞争优势,且在快速充放方面又远远优于锂电池,因此该“超级电池”可广泛应用于现有混合电动汽车、大功率输出设备的更新换代。   石墨烯神奇在哪?   习近平访英时 专门参观石墨烯研究院   石墨烯被比喻为最接近科幻名作《三体》“二向箔”的神秘物质,被预言是能改变21世纪的“神奇材料”。2010年,英国曼彻斯特大学教授安德烈海姆与康斯坦丁诺沃肖洛夫因发现石墨烯获得诺贝尔物理学奖。而我国对于石墨烯的科研也处于世界领先地位。   据新华社报道,10月23日,国家主席习近平在访英期间,曾去参观英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究院,听取了诺贝尔物理学奖获得者诺沃肖洛夫教授介绍石墨烯研究情况,参观了石墨烯产品展示和生产石墨烯的地下超净实验室。   习近平指出,在当前新一轮产业升级和科技革命大背景下,新材料产业必将成为未来高新技术产业发展的基石和先导,对全球经济、科技、环境等各个领域发展产生深刻影响。中国是石墨资源大国,也是石墨烯研究和应用开发最活跃的国家之一。中英在石墨烯研究领域完全可以实现“强强联合”。   目前,石墨烯产业已被纳入国家战略布局。《中国制造2025》选择10大优势和战略产业实现重点突破,在首个重点领域技术路线图中,石墨烯材料成为前沿新材料的四大重点之一。“十三五”新能源汽车重点专项,也将石墨烯等新材料列为重点发展领域。   独一无二的特性:强度超过钻石、导电性能极好   石墨烯,实际就是从石墨中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。铅笔芯用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起。听起来稀松平常的石墨烯,却有诸多独一无二的特性。通俗来说,目前自然界中,这东西最薄、最结实,导电性极好,在工业领域中几乎无所不能。   石墨烯有多薄?厚度仅为普通纸张的十万分之一。它可以被无限拉伸,弯曲到很大角度不断裂,可以抵抗很高的压力,同时还有着非同寻常的导热性和导电性。它的强度强过钻石、“秒杀”钢铁,针插不进、水泼不进。   能不能量产?我国已实现较低成本量产   为了研究石墨烯,科学家们历经艰辛。当初在实验室获得的石墨烯片价值超过最珍贵的钻石。100平方纳米的石墨烯,就要几千欧元,肉眼都看不见。   而经过不断探索,工业化生产石墨烯已经成功。现在,江苏常州已有一个国家级的石墨烯产业基地,聚集着50多家企业,这里的石墨烯技术具备国际一流水平。石墨烯成本价也因批量生产大大降了下来,目前一平方米石墨烯片价格在300元左右。   (新华社)

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