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薄薄"铅笔灰" 可让电动汽车续航里程翻倍

2017-04-19 16:53:17 来源: 长沙晚报 分享到 0

本月初,又一家长沙本土共享汽车品牌开始在长沙高新区运营,未来将有4家共享汽车品牌在长沙展开“竞争”。与共享单车不同的是,由于采用网点化管理,车型以新能源车为主,其充电、续航里程等问题,让很多用户心存顾虑。如今,一种叫作“石墨烯”的万能材料,让新能源汽车充电更快跑得更远。近日,记者探访了位于湖南大学的石墨烯材料与器件湖南省重点实验室,感受了这个“万能材料”的魅力。

实验证明:充放电一万次容量仍有87%以上

“开在路上突然没电了怎么办?充电不方便,而且跑不了长途!”一位使用过共享汽车的大学生向记者“吐槽”。如今在长沙兴起的共享汽车,车型都选用如众泰云100、知豆等电动汽车,据称,其充电时间约7个小时,理想状态下续航里程最多也只200公里。

除了车内空调耗电,用于加速和爬坡时的电量消耗占总能耗的2/3,这是影响电动车续航里程的主要原因。如今,随着石墨烯材料的加入,一种被称为“超级电容器”的器材,可以让电动汽车跑得更远。

“超级电容器的特点就是快充快放,几分钟就能充满,可以重复使用几万次,温度适应性好,而且释放的功率非常高。用在汽车上,加速时马力非常强!”湖南大学化学化工学院副院长王双印教授告诉记者,“超级电容器”容量低存不住电,无法单独使用,但与车用锂离子电池耦合在一起,在踩刹车的过程中,发电机产生的电能在几秒钟之内就能将超级电容器充满,而加速或爬坡时主电源不工作,由超级电容提供大马力的能量。

王双印告诉记者,超级电容器的容量会随着使用次数的增多而减小,而他们团队将石墨烯应用于超级电容器后,充放电一万次后容量仍然保持在87%以上,“超级电容器及其相关的汽车等行业是目前石墨烯材料应用最为现实和彻底的领域。”

此外,“大街上跑的电动车,用的都是便宜的铅酸电池,我们现在开发的一种石墨烯涂层,只要在铅酸电池的底部涂上一层,就变成了铅炭电池,也就是学术上所称的超级电池!”王双印表示,这种超级电池价格便宜、寿命更长,而且抗低温,“在一些太阳能丰富的偏远农村,农户只要在家里装上太阳能电池板,白天为这种超级电池充电,晚上就能用它做饭看电视!”目前该实验室正在和一家企业合作,准备生产推出这种超级电池。

未来可期:

石墨烯有望推动绿色汽车平价化

那么,究竟什么是石墨烯呢?在实验室里,记者第一次看到一小瓶氧化石墨烯,那是一层黑色的粉末,类似铅笔芯粉末。“其实石墨烯肉眼是看不到的。”王双印告诉记者,铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层到几十层石墨烯。人类第一次获取石墨烯的方法“简单粗暴”,用透明胶将一块石墨片反复粘贴与撕开,最终形成了厚度只有0.335纳米的石墨烯,也就是只有一个原子厚度的石墨烯。被视为“万能材料”的石墨烯,轻薄、强韧、导电、导热……这些特性,让人们对它赋予很多想象空间。

“我们国内新能源汽车用的都是锂离子电池,充电速度慢,而且续航里程也不能跑太远。”王双印告诉记者,这种电池使用一段时间后性能就会下降,寿命变短。除了与超级电容器配合,石墨烯本身就可以作为添加剂加入锂离子电池的正极,充电过程更快,同时大大提高电池的稳定性,多次使用后不会出现电池性能的衰减。

据悉,丰田已经量产的氢燃料电池车“MIRAI”,售价高达人民币41.5万元。这种汽车所用的燃料电池,就是氢气与氧气产生化学反应,而大量生产氢气所需要的催化剂元素是铂,“铂金的价格贵,造成这种绿色汽车成本高昂。”王双印介绍,“我们现在所做的,就是用石墨烯替换掉这种贵金属!”

“湖南开发石墨烯材料有自己的独特优势!”王双印说,湖南是国内石墨资源大省,微晶石墨占全国储量的75%、全球储量的55%。

对话

电动汽车将充电更快跑得更远

长沙晚报记者:“石墨烯材料目前最现实的应用有哪些?”

王双印教授:“我们现在很多汽车上都有自动启停装置,那就是一种超级电容器,它能够给汽车提供瞬间的强大马力,但是它充电快放得也快,超级电容器是目前最为现实的应用,研究团队提出并验证了石墨烯能提高电容器的性能,制备了新型的石墨烯复合电极材料,目前全固定超级电容器已经取得初步成果,用在电动汽车上,充电更快跑得更久!”

本期实验室名片:

石墨烯材料与器件湖南省重点实验室,以化学、材料、能源、光电等领域的交叉研究为基点,开展石墨烯材料的可控、规模化制备及电催化研究,石墨烯材料在光电器件领域的应用探索,在电化学储能器件中的应用等研究。致力于开发基于石墨烯材料的电化学能源转换器件(燃料电池、水制氢电解池等)、光电器件、储能器件。

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