超級電池為什么沒普及

　　由于超級電池過快的放電速度和過低的內阻，如果設計不好的話，本身就蘊含著“能量突然大爆發(fā)”所隱藏的風險。超級電容放電可以非常快，最大輸出功率可達24KW/Kg，一個50Kg的超級電容電池，最大輸出功率1200KW，一腳電門踩下去，車能飛起來。

　　自放電速度比電池快得多，通俗的說就是“存不住電”。超級電容始終是由電容組成的，電容是是由兩塊電極之間夾一層絕緣電介質構成，無論如何兩塊電極之間都會有電子的流動，這樣就會造成儲存電量的減少。超級電池充滿電之后過一段時間就可能沒電了。

　　不耐高溫，超級電池的工作溫度是-40-70℃，耐高寒，溫度過高會影響工作，甚至損壞電池。

　　最大的缺點仍然是成本。雖然世界各國都在加快超級電容的研制，但要想超級電容在民用中普及，尚需時日。

　　我們可以看見，超級電容的缺點是可以克服，目前其技術尚不成熟。可是超級電容的發(fā)展速度非常快，在未來幾年內就能運用到民用上，那為什么在汽車上仍難覓其蹤跡呢？

　　超級電容電池目前在汽車領域不火的原因：

　　超級電容比起傳統電池有著不可比擬的優(yōu)勢，二者的差距就像蘋果ios和諾基亞塞班。那為什么這種電池就么有運用到汽車上呢？

　　車聯社認為超級電池在汽車領域的“尷尬”并不是因為它的缺點無法克服。的確，超級電池現在仍有許多缺點，所以不能大規(guī)模民用，可要解決這些缺點需要的時間并不長，也許再過一兩年這項技術就能民用。超級電池之所以“尷尬”，是因為它太具有革命性了。

　　我們可以想象一下，一旦這項技術成熟，可以大規(guī)模運用，會發(fā)生什么。如果出現了一輛電動車，他一次充電20分鐘以內，充電之后可以跑上500公里以上，電池能用幾十年，一腳“油門”下去感覺堪比跑車。如果有這么一種電動車出現了，如果油價又上升到了8塊每升，那汽油車還會有多少銷量。這項技術可以帶動一次汽車動力革命，但顯然，各國都未做好準備，包括中國。因為現在的汽車產業(yè)和社會經濟經受不起這種程度的沖擊。

　　而且，超級電池技術十分先進，各國在研制成功之前都會雪藏，然后在關鍵的時候拿出來搶占市場。就像當年的蘋果，默默無聞，厚積薄發(fā)，搞出了一個iPhone4，搶占了大量的市場。這也是目前超級電池汽車看似不受關注的一個原因。

　　超級電池的發(fā)展前景

　　超級電池能夠存儲更多的電能，更快地完成充電。研究人員表示，人們未來可能在家中完成這種超級電池的制造。

　　但美國加州洛杉磯大學材料科學和工程系教授理查德-卡恩表示，集合電子電路的能量存儲單元的設計制造存在著挑戰(zhàn)。

　　生活中，電池容量不足時常困擾著電動車和智能手機用戶。性能穩(wěn)定、價格合理的超級電池是人類多年來追尋的夢想。現階段人們對超級電池的形象描述可概括為：一次充電，可以讓電動汽車行駛1000公里，讓智能手機玩一周，充電時間能控制在幾分鐘內，最好可無線充電。這種超級電池的市場規(guī)模不低于1萬億美元。當前，美國、中國、日本和韓國都在沖刺超級電池。

　　目前常用的鋰離子電池1991年才開始商業(yè)化，主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰和錳酸鋰3種類型。鈷酸鋰電池能量密度最高，但高溫下不穩(wěn)定，其他兩種能量密度不高。可充電電池的第五代產品——鋰金屬電池誕生于1996年，在安全性、比容量、自放電率和性能價格比方面，均優(yōu)于鋰離子電池。但距離超級電池的要求，還有較大差距。

　　石墨烯有望引發(fā)電池新突破。2004年誕生的石墨烯，其特點是具有良好的導電導熱性能：作為電導體，其導電性可與金屬銅媲美；作為熱導體，它是現有材料中最好的，更難能可貴的是，這種材料在很薄的時候，仍有很高的硬度。石墨烯已被各大工業(yè)國列為重要材料進行深度開發(fā)。目前，石墨烯應用于電池上的研究基本上有3個方向：

　　一是以石墨烯形成全新體系電池。就是說以石墨烯制造一個全新體系的電池，在性能上是顛覆性的，稱作“超級電池”。使用這種材料制作的電池，能量密度超過600wh/kg，是目前動力鋰電池的5倍，一次充電時間只需8分鐘，可行駛1000公里；電池重量只有鋰離子電池的一半，體積也會大幅縮小，減輕使用該電池汽車的自身重量；電池的使用壽命更長，是傳統氫化電池的4倍，鋰電池的2倍；其成本將比目前鋰電池降低77%。這些物理參數都符合超級電池的要求。

　　二是以石墨烯強化現有電池性能。將石墨烯運用到現有電池上，改進提升鋰電池、太陽能電池等電池性能，力圖達到超級電池的性能。對于那些已投巨資建設鋰電池工廠的企業(yè)，短期內很難再投資開發(fā)一種全新電池，利用石墨烯的特性來提升現有鋰電池性能，或許更為現實。就石墨烯屬性來說，作為最薄、最堅硬、導電性良好且擁有強大靈活性的納米材料，石墨烯可廣泛應用于鋰離子電池、超級電容器及太陽能電池等儲能產品中。石墨烯的特殊結構決定其可以提升電池中的鋰離子獲得高速率通道的性能，可以幫助鋰電池技術突破長期難以逾越的障礙。目前，以石墨烯和硅為原料研發(fā)的手機電池，每次充電僅需15分鐘，便可讓手機運行一周。

　　三是以石墨烯催化燃料電池性能。用特制的石墨烯材料替代鉑作為催化劑，來制造燃料電池所需的氫燃料。燃料電池是將燃料具有的化學能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置。與其他電池相比，具有能量轉化效率高、無環(huán)境污染等優(yōu)點。“質子傳導薄膜”是燃料電池技術的核心部分。現有的質子薄膜上常存在燃料泄漏，因而降低了電池有效性。但質子可以較為容易地“穿越”石墨烯等二維材料，而其他物質則很難穿越，這就可以解決燃料滲透的問題，從而增強電池的性能。

　　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(yè)化的重要成因。因而，通過進一步創(chuàng)新，完善技術工藝，降低生產成本，是今后石墨烯電池發(fā)展的關鍵。目前，我國在石墨烯研發(fā)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(fā)不僅限于石墨烯，日本就在研發(fā)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(yè)，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(chuàng)新的過程，也是產業(yè)結構優(yōu)化的過程。以石墨烯為代表的超級電池實現突破之日，將是包括新型自動駕駛飛機、電動汽車、手機、電腦等一切靠電力驅動設備變革之時，對多個行業(yè)將具有顛覆性意義，必將為人類生活翻開新的一頁。