實驗人員正在真空箱中組裝添加了石墨烯材料的紐扣電池，用來觀察電池的性能。
 

 

 

       本月初，又一家長沙本土共享汽車品牌開始在長沙高新區運營，未來將有4家共享汽車品牌在長沙展開“競爭”。與共享單車不同的是，由于采用網點化管理，車型以新能源車為主，其充電、續航里程等問題，讓很多用戶心存顧慮。如今，一種叫作“石墨烯”的萬能材料，讓新能源汽車充電更快跑得更遠。近日，記者探訪了位于湖南大學的石墨烯材料與器件湖南省重點實驗室，感受了這個“萬能材料”的魅力。

 

　　實驗證明：充放電一萬次容量仍有87%以上

 

　　“開在路上突然沒電了怎么辦？充電不方便，而且跑不了長途！”一位使用過共享汽車的大學生向記者“吐槽”。如今在長沙興起的共享汽車，車型都選用如眾泰云100、知豆等電動汽車，據稱，其充電時間約7個小時，理想狀態下續航里程最多也只200公里。

 

　　除了車內空調耗電，用于加速和爬坡時的電量消耗占總能耗的2/3，這是影響電動車續航里程的主要原因。如今，隨著石墨烯材料的加入，一種被稱為“超級電容器”的器材，可以讓電動汽車跑得更遠。

 

　　“超級電容器的特點就是快充快放，幾分鐘就能充滿，可以重復使用幾萬次，溫度適應性好，而且釋放的功率非常高。用在汽車上，加速時馬力非常強！”湖南大學化學化工學院副院長王雙印教授告訴記者，“超級電容器”容量低存不住電，無法單獨使用，但與車用鋰離子電池耦合在一起，在踩剎車的過程中，發電機產生的電能在幾秒鐘之內就能將超級電容器充滿,而加速或爬坡時主電源不工作，由超級電容提供大馬力的能量。

 

　　王雙印告訴記者，超級電容器的容量會隨著使用次數的增多而減小，而他們團隊將石墨烯應用于超級電容器后，充放電一萬次后容量仍然保持在87%以上，“超級電容器及其相關的汽車等行業是目前石墨烯材料應用最為現實和徹底的領域。”

 

　　此外，“大街上跑的電動車，用的都是便宜的鉛酸電池，我們現在開發的一種石墨烯涂層，只要在鉛酸電池的底部涂上一層，就變成了鉛炭電池，也就是學術上所稱的超級電池！”王雙印表示，這種超級電池價格便宜、壽命更長，而且抗低溫，“在一些太陽能豐富的偏遠農村，農戶只要在家里裝上太陽能電池板，白天為這種超級電池充電，晚上就能用它做飯看電視！”目前該實驗室正在和一家企業合作，準備生產推出這種超級電池。

 

　　未來可期：

 

　　石墨烯有望推動綠色汽車平價化

 

　　那么，究竟什么是石墨烯呢？在實驗室里，記者第一次看到一小瓶氧化石墨烯，那是一層黑色的粉末，類似鉛筆芯粉末。“其實石墨烯肉眼是看不到的。”王雙印告訴記者，鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層到幾十層石墨烯。人類第一次獲取石墨烯的方法“簡單粗暴”，用透明膠將一塊石墨片反復粘貼與撕開，最終形成了厚度只有0.335納米的石墨烯，也就是只有一個原子厚度的石墨烯。被視為“萬能材料”的石墨烯，輕薄、強韌、導電、導熱……這些特性，讓人們對它賦予很多想象空間。

 

　　“我們國內新能源汽車用的都是鋰離子電池，充電速度慢，而且續航里程也不能跑太遠。”王雙印告訴記者，這種電池使用一段時間后性能就會下降，壽命變短。除了與超級電容器配合，石墨烯本身就可以作為添加劑加入鋰離子電池的正極，充電過程更快，同時大大提高電池的穩定性，多次使用后不會出現電池性能的衰減。

 

　　據悉，豐田已經量產的氫燃料電池車“MIRAI”，售價高達人民幣41.5萬元。這種汽車所用的燃料電池，就是氫氣與氧氣產生化學反應，而大量生產氫氣所需要的催化劑元素是鉑，“鉑金的價格貴，造成這種綠色汽車成本高昂。”王雙印介紹，“我們現在所做的，就是用石墨烯替換掉這種貴金屬！”

 

　　“湖南開發石墨烯材料有自己的獨特優勢！”王雙印說，湖南是國內石墨資源大省，微晶石墨占全國儲量的75%、全球儲量的55%。

 

　　對話

 

　　電動汽車將充電更快跑得更遠

 

　　長沙晚報記者：“石墨烯材料目前最現實的應用有哪些？”

 

　　王雙印教授：“我們現在很多汽車上都有自動啟停裝置，那就是一種超級電容器，它能夠給汽車提供瞬間的強大馬力，但是它充電快放得也快，超級電容器是目前最為現實的應用，研究團隊提出并驗證了石墨烯能提高電容器的性能，制備了新型的石墨烯復合電極材料，目前全固定超級電容器已經取得初步成果，用在電動汽車上，充電更快跑得更久！”

 

　　本期實驗室名片：

 

　　石墨烯材料與器件湖南省重點實驗室，以化學、材料、能源、光電等領域的交叉研究為基點，開展石墨烯材料的可控、規模化制備及電催化研究，石墨烯材料在光電器件領域的應用探索，在電化學儲能器件中的應用等研究。致力于開發基于石墨烯材料的電化學能源轉換器件（燃料電池、水制氫電解池等）、光電器件、儲能器件。