中国大陆科学家研发出一种超级电容电极材料──“氮掺杂有序介孔石墨烯”,并生产了一款超强的石墨烯电池,只要充电7秒钟,就足以让电动车行驶35公里。相关研究已发表在《科学》(Science)期刊上。
“超级电容器”是一种介于传统电容器与电池之间的电化学储能设备,由于功率高、寿命长、安全等特性而被广泛应用于油电混和车等领域。中国中科院上海硅酸盐所、北京大学、美国宾州大学的研究人员发现,以“氮掺杂有序介孔石墨烯”这种石墨烯为材料的超级电容电极的电化学储存功能最好,不仅能量密度高、功率高,且只需水基电解液,更加环保。此外,这款石墨烯超级电容的体积轻、不易燃或易爆,相当安全;加上制造成本低,比铅酸电池、镍氢电池来得更加优异。
相较于传统电容电极,石墨烯有四大特色:第一,表面积大,有利于产生高能量密度;第二,超高导电性有利于保持高功率密度;第三,化学结构丰富有利于引入赝电容,提高能量密度;第四,特殊的电子结构可优化结构与性能关系。这些性质使其成为次世代电极材料的佼佼者。
目前电动车的储能设备以锂电池为主,这款以石墨烯作为电极的“超级电池”的快速充放电功能优于锂电池,未来可望应用在混和车、大功率输出设备等装置。