外媒報(bào)道稱，日前刊登在英國(guó)《自然·能源》雜志上的一項(xiàng)研究成果顯示，科學(xué)家利用此前的發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造出了一種能夠存儲(chǔ)能量的新型石墨烯折疊裝置。

事實(shí)證明，超薄的石墨烯具有柔韌性，是良好的熱和電導(dǎo)體，比紙更輕，卻比鋼堅(jiān)硬200倍。

報(bào)道稱，在第一階段的研究和分類之后，圍繞石墨烯的研究開(kāi)始停滯不前。石墨烯的實(shí)際使用也舉步維艱，這在很大程度上是因?yàn)槠淞钊酥缘闹饕匦灾弧瑥?qiáng)硬度也使其很難加工。

不過(guò)，近幾年石墨烯再次成為焦點(diǎn)。2018年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的西班牙科學(xué)家巴勃羅·哈里略-埃雷羅團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩層石墨烯以一個(gè)“神奇角度”纏扭在一起時(shí)，就會(huì)表現(xiàn)出非常規(guī)的超導(dǎo)電性。

報(bào)道稱，由此，一條全新的研究路線被打開(kāi)了。如今，英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家利用此前的發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造出一種能夠存儲(chǔ)能量的新型石墨烯折疊裝置。這種超級(jí)電容器最多可以180度對(duì)折而不損失性能，并且在經(jīng)過(guò)5000次充電后仍可保持97.8%的電容。

這種超級(jí)電容器的尺寸為6厘米，由兩個(gè)電極組成，中間的膠片被用作傳遞電荷的介質(zhì)。研究人員已經(jīng)利用這種裝置成功點(diǎn)亮了數(shù)十個(gè)LED燈。新成果解決了電池制造中反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題：難以在小空間中存儲(chǔ)大能量。

研究人員指出：“我們采用了能使我們的超級(jí)電容器在具有高功率密度的同時(shí)又具有高能量密度的材料。通常情況下，只具備其中一個(gè)特征是可以實(shí)現(xiàn)的，但同時(shí)具備兩個(gè)特征無(wú)疑是一個(gè)重大進(jìn)展?！?/p>

電池為眾多設(shè)備所依賴，其發(fā)展卻并不樂(lè)觀，體積、重量、壽命讓大多數(shù)產(chǎn)品不得不作出取舍--犧牲便攜性換取更強(qiáng)大的能源支持或者犧牲續(xù)航換取輕量化。而石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料?？烧郫B石墨烯電池實(shí)現(xiàn)了具有高功率密度的同時(shí)又具有高能量密度，將帶來(lái)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的重大突破。

石墨烯電池

狹義上來(lái)說(shuō)，石墨烯是碳原子以sp2雜化軌道呈蜂巢晶格排列構(gòu)成的單層二維晶體，廣義上來(lái)說(shuō)，10層以內(nèi)的石墨結(jié)構(gòu)也可稱作石墨烯。這種材料是目前已知的世界上最薄的材料，單層厚度僅有0.34nm。

它不僅是世界上最堅(jiān)硬、導(dǎo)熱系數(shù)最高的材料，也世界上電阻最小的材料，它在常溫下電子遷移率超過(guò)15000cm2/V·s，是理想的電池材料。

目前石墨烯電池技術(shù)有兩個(gè)大方向，一個(gè)是作為陽(yáng)極鑲嵌鋰離子，另一種是作為導(dǎo)電劑存在。作為電極材料可以算是傳統(tǒng)鋰電池的改良版。傳統(tǒng)鋰電池一直采用多層石墨作為鑲嵌結(jié)構(gòu)。如果將石墨分成單層結(jié)構(gòu)（石墨烯），石墨烯作為陽(yáng)極的鋰電池的理論容量將是傳統(tǒng)鋰電池容量的兩倍以上（>744mAh·g-1）。

石墨烯對(duì)鋰電池的重要性還不僅如此，石墨烯作為目前導(dǎo)熱率最高的材料，如果使用石墨烯對(duì)鋰電池進(jìn)行散熱，鋰電池的快充速度能再次提升一個(gè)臺(tái)階。之前在2015年的第56屆日本電池大會(huì)上，華為就拿出了使用石墨烯為鋰電池散熱的技術(shù)，展示了5分鐘即可充滿3000mAh電池48%電量的快充技術(shù)成果。

▲華為石墨烯電池技術(shù)圖片來(lái)自：華為官網(wǎng)

如果將石墨烯散熱與石墨烯作為電池正極的技術(shù)相結(jié)合，鋰電池的容量和充電速度將同時(shí)獲得提升。

2017年，三星就宣布開(kāi)發(fā)出了采用石墨烯技術(shù)的電池。在三星的演示中，這塊采用石墨烯技術(shù)的手機(jī)電池容量提升了45%，同時(shí)還可以做到12分鐘內(nèi)充滿電，強(qiáng)大的電池性能，讓人看到了石墨烯電池在電子產(chǎn)品上的潛力。

電動(dòng)車?yán)m(xù)航體驗(yàn)的拯救者

期待石墨烯電池的不僅是手機(jī)廠商，還有被續(xù)航里程困擾的新能源車企，即使是采用三元鋰電池的特斯拉，也無(wú)法做到與燃油車媲美的使用體驗(yàn)，但石墨烯可以改變這種尷尬的局面。2014年一家名為Graphenano的西班牙石墨烯創(chuàng)業(yè)公司與科爾瓦多大學(xué)合作研究出全球首個(gè)石墨烯聚合材料電池，用此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，可見(jiàn)石墨烯對(duì)電池容量和充電速度提升有多大。

如果未來(lái)電動(dòng)車都使用10分鐘就能充滿電的石墨烯電池，電動(dòng)車?yán)m(xù)航難題將不復(fù)存在，快充電站將代替加油站。如果車主下車上個(gè)廁所就能充滿電，那么電動(dòng)車將和燃油車一樣方便。