解析：石墨烯車用動(dòng)力電池的續(xù)航能力

一種新的“黑科技”就是石墨烯技術(shù)，現(xiàn)已橫空出世。據(jù)報(bào)道，利用石墨烯聚合材料生產(chǎn)出來的汽車電池，有望達(dá)到這樣驚人的效果：只充電幾分鐘，就可以讓汽車連續(xù)開行1000公里。這種技術(shù)在西班牙、韓國(guó)等地，都接近于實(shí)現(xiàn)突破。

據(jù)法國(guó)媒體消息，西班牙Graphenano公司（一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司）同西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的三倍，用這種電池提供電力的電動(dòng)車最多能行駛1000公里，而其充電時(shí)間不到8分鐘。

石墨烯電池慨念

石墨烯是世界上最薄、最硬的材料，于2004年問世，其發(fā)現(xiàn)者英國(guó)曼徹斯特大學(xué)安德烈-海姆教授于2010年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

石墨烯電池，利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。

石墨烯電池的原理

石墨烯電池利用環(huán)境熱量自行充電的試驗(yàn)。

石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中，時(shí)間（小時(shí)、天數(shù)）和產(chǎn)生電壓的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)制成電路其中包含LED，用電線連接到帶狀石墨烯。他們只是把石墨烯放在氯化銅（copper chloride）溶液中，進(jìn)行觀察。LED燈亮了。實(shí)際上，他們需要6個(gè)石墨烯電路，形成串聯(lián)，這樣就可產(chǎn)生所需的2V，使LED燈發(fā)亮，就可以得到這個(gè)圖片。

徐子涵和同事說，這里發(fā)生情況就是銅離子具有雙重正電荷，穿過溶液的速度約每秒300米，因?yàn)槿芤涸谑覝叵碌臒崮芰俊．?dāng)離子猛烈撞入石墨烯帶時(shí)，碰撞會(huì)產(chǎn)生足夠的能量，使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇：可以離開石墨烯帶，和銅離子結(jié)合，也可以穿過石墨烯，進(jìn)入電路。

原來，流動(dòng)的電子在石墨烯中更快，超過它穿過溶液的速度，所以電子自然會(huì)選擇路徑，穿過電路。正是這一點(diǎn)點(diǎn)亮了LED燈“釋放的電子更傾向于穿過石墨烯表面，而不是進(jìn)入電解液。設(shè)備就是這樣產(chǎn)生電壓的，”徐子涵說。

因此，這個(gè)裝置產(chǎn)生的能量來自周圍環(huán)境的熱量。他們可以提高電流，只需加熱溶液，也可用超聲波加快銅離子。只依靠周圍熱量，就可以使他們的石墨烯電池持續(xù)運(yùn)行20天。但是，還有一個(gè)重要的問號(hào)。另一個(gè)假設(shè)是某種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，就像普通的電池。

然而，徐子涵和同事說，他們排除了這一點(diǎn)，因?yàn)檫M(jìn)行了幾組控制實(shí)驗(yàn)。然而，這些是在一些補(bǔ)充材料中介紹的，他們似乎并沒有放在arXiv網(wǎng)站上。他們需要趕在別人做出嚴(yán)肅聲明之前公開。從表面價(jià)值來看，這看起來是一項(xiàng)非常重要的成果。其他人也在石墨烯中產(chǎn)生過電流，但只是讓水流過它，所以這并不真的使人吃驚，移動(dòng)的離子也可以產(chǎn)生這樣的效果。這預(yù)示著清潔的綠色電池，只依靠環(huán)境熱量驅(qū)動(dòng)。徐子涵和同事說：“這代表著一個(gè)巨大的突破，研究的是自驅(qū)動(dòng)技術(shù)”。

但這僅僅是石墨烯的神奇應(yīng)用之一。據(jù)稱，石墨烯材料如果取代硅，有望讓計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度快數(shù)百倍；石墨烯有望引發(fā)觸摸屏和顯示器產(chǎn)品的革命，制造出可折疊、伸縮的顯示器件；石墨烯強(qiáng)度超出鋼鐵數(shù)十倍，有望被用于制造超輕型飛機(jī)材料、超堅(jiān)韌的防彈衣等。

石墨烯到底是什么東西？它其實(shí)是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。它是目前自然界最薄、強(qiáng)度最高的材料。

石墨烯電池應(yīng)用的意義

該產(chǎn)品的研發(fā)成功，徹底打開了石墨烯在消費(fèi)電子鋰電池、動(dòng)力鋰電池以及儲(chǔ)能領(lǐng)域鋰電池的應(yīng)用空間 。

電池循環(huán)壽命高達(dá)3500次左右，充電效率是普通充電產(chǎn)品的24倍。

石墨烯材料如果能成功的應(yīng)用在鋰離子電池中，可大幅度提升鋰離子電池充放電速度

該材料具有極佳的電化學(xué)儲(chǔ)能特性，除了超快速充放電，它還可以循環(huán)充電5萬(wàn)次以上，有望為電池行業(yè)帶來革命性變化。

石墨烯電池續(xù)航能力

衡量一款DC的續(xù)航能力到底有多強(qiáng)？日本“相機(jī)與影像產(chǎn)品協(xié)會(huì)CIPA”制定的數(shù)碼相機(jī)電力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試方法是開機(jī)之后每隔30秒拍攝一張，閃光燈每隔兩張閃一次，每次拍攝前得先動(dòng)一下伸縮鏡頭，液晶屏幕則保持開啟，拍到10張之后開機(jī)，然后重新來過，一直到液晶屏幕無法開啟或無法拍攝為止。如果產(chǎn)品說明上注明的是CIPA標(biāo)準(zhǔn)，這樣的數(shù)字才有參考價(jià)值。而電池實(shí)際工作時(shí)間往往會(huì)隨保存或使用的條件或環(huán)境有所改變，所以我們不要被這些數(shù)值所迷惑。

總結(jié)

這項(xiàng)突破性研究，為人類認(rèn)知石墨烯等材料特性帶來全新發(fā)現(xiàn)，并有望為燃料電池和氫相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域帶來革命性的進(jìn)步。