隨著電動汽車的市場份額不斷增長，新的電池技術(shù)正在被應(yīng)用，以提高它們的范圍和效率。石墨烯電池是一種可以應(yīng)用于電動汽車的新技術(shù)。

電動汽車最大的問題之一是電動汽車使用的電池又大又重。這些電池需要很長時間才能充電，而且很快就會耗盡。為了解決這個問題，許多人都在尋找石墨烯電池作為解決方案。就在去年，蘇塞克斯大學(xué)的一名學(xué)生工程師設(shè)計了一種新的石墨烯電池，它有可能徹底改變電動汽車的面貌。石墨烯電池可以通過許多不同的方式改進現(xiàn)有的電池技術(shù)，比如增加電池壽命和性能。

石墨烯是什么?

由于石墨烯的結(jié)構(gòu)，石墨烯電池可以提供比傳統(tǒng)電池更好的性能。石墨烯是由碳原子緊緊地結(jié)合在一個蜂巢式結(jié)構(gòu)中。石墨烯結(jié)構(gòu)非常薄，本質(zhì)上是二維的。

石墨烯是熱能和電能的優(yōu)秀導(dǎo)體。石墨烯在化學(xué)上是惰性的，它的表面積很大，但仍然很靈活，而且非常輕。石墨烯通常被認為是可持續(xù)的和環(huán)境友好的，有許多不同的可能的應(yīng)用。

明天的特斯拉汽車將會使用石墨烯電池嗎？

電子通常有一個小的有效質(zhì)量，當(dāng)它們穿過固體結(jié)構(gòu)時，它們會限制它們的運動。這是它們與周圍所有其他粒子相互作用的結(jié)果。因為單片石墨烯是二維的它沒有與其他粒子的相互作用，所以石墨烯中的電子就好像沒有質(zhì)量一樣。它們可以在太空中快速移動，幾乎以光速飛行。

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這種獨特的行為使石墨烯具有如此令人印象深刻的導(dǎo)電性能，能夠比銅的性能好近35%。通過石墨烯的電子傳輸也比通過硅好1000倍，這就解釋了為什么基于石墨烯晶體管的計算機有可能比目前的硅基計算機快幾千倍。這也是石墨烯在任何時候都保持最低導(dǎo)電性的原因。

電池應(yīng)用石墨烯

在電池應(yīng)用方面，當(dāng)與石墨烯結(jié)合使用時，常規(guī)電池的性能會得到顯著提高。石墨烯電池非常適合縮短充電時間和高容量能量儲存。電池或電池電極材料中的碳含量與電池壽命呈負相關(guān)，但石墨烯可以提高導(dǎo)電率，而不需要在普通電池中使用相同數(shù)量的碳。

石墨烯可以改善電池的各個方面，如能量密度和結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的鋰離子電池可以通過結(jié)合石墨烯和電池來提高。電池的陽極可以加入石墨烯，這樣就可以利用材料的導(dǎo)電性來優(yōu)化電池的性能。

混合材料也可以增強電池。石墨烯和釩氧化物可以結(jié)合在一起，為鋰離子陰極提供快速充電和放電能力。混合材料還可以提高充電周期的耐用性和導(dǎo)電性。氧化釩的導(dǎo)電性很差，但通過使用石墨烯作為氧化物可以附著的骨架，它創(chuàng)造了一種混合動力，既能提高導(dǎo)電性，又能提高導(dǎo)電性。

鋰離子電池也可以用石墨烯進行改進。磷酸鐵鋰（LFP）電池的總功率密度比其他鋰離子電池要高，但它們的能量密度也更低。石墨烯可以用來增強LFP的陰極，使電池的重量更輕，存儲容量更大，而且充電速度比普通的LFP電池快得多。

石墨烯電池和超級電容的結(jié)合使用可以極大地提高電動汽車的效率和行駛里程，電動汽車公司已經(jīng)投資于為他們的汽車開發(fā)石墨烯電池。

電動汽車中的石墨烯電池

石墨烯電池的新進展導(dǎo)致了一種電池的產(chǎn)生，這種電池的性能超過了目前使用的任何鋰離子電池的性能。西班牙電池公司Graphenano去年推出了一種石墨聚合物電池，可以讓電動汽車在一次充電中行駛800公里，即497英里。理論上，電池也可以在幾分鐘內(nèi)充電。由于石墨烯的構(gòu)造，電池的充電和放電速度比普通鋰離子電池快33倍。

由HenrikFisker運營的Fisker公司，可能是特斯拉電動汽車成功的最重要的競爭對手，最初計劃在其新電動汽車——菲斯克情緒中使用石墨烯電池。然而，該計劃隨后被放棄，轉(zhuǎn)而支持鋰離子電池。盡管該公司決定將石墨烯電池用于電動汽車，但菲斯克表示，該公司對固態(tài)石墨烯電池電池的研究將繼續(xù)下去。

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如果菲斯克決定在他們的汽車中使用石墨烯電池，他們很可能是第一家這樣做的公司。盡管如此，與特斯拉在其他公司追求電動汽車技術(shù)進步的同時，卻不像特斯拉那樣坐在場邊觀望。如果石墨烯電池成為一種變革性技術(shù)，特斯拉將在一定程度上追求其用途，這是件好事。

與此同時，對石墨烯電池的研究仍在繼續(xù)，超級電容器的工作也可以利用石墨烯，并可能在不久的將來使傳統(tǒng)電池過時。超級電容器由三層組成。它有兩層石墨烯，中間層是一層電解質(zhì)。超級電容薄膜非常薄，但非常堅固和穩(wěn)定，它可以在很短的時間內(nèi)釋放出令人印象深刻的能量，這是必要的，因為電動汽車需要額外的能量來快速的加速。

全球市場觀察最近的一項市場分析表明，到2023年，石墨烯電池的市場將擴大到約97億美元。隨著石墨烯電池技術(shù)變得越來越便宜，效率更高，在不久的將來，在電動汽車上看到它們也就不足為奇了。