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

事實證明，超薄的石墨烯具有柔韌性，是良好的熱和電導體，比紙更輕，卻比鋼堅硬200倍。

報道稱，在第一階段的研究和分類之后，圍繞石墨烯的研究開始停滯不前。石墨烯的實際使用也舉步維艱，這在很大程度上是因為其令人著迷的主要特性之一—超強硬度也使其很難加工。

不過，近幾年石墨烯再次成為焦點。2018年，美國麻省理工學院的西班牙科學家巴勃羅·哈里略-埃雷羅團隊發(fā)現(xiàn)，當兩層石墨烯以一個“神奇角度”纏扭在一起時，就會表現(xiàn)出非常規(guī)的超導電性。

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

這種超級電容器的尺寸為6厘米，由兩個電極組成，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亮了數(shù)十個LED燈。新成果解決了電池制造中反復出現(xiàn)的問題：難以在小空間中存儲大能量。

研究人員指出：“我們采用了能使我們的超級電容器在具有高功率密度的同時又具有高能量密度的材料。通常情況下，只具備其中一個特征是可以實現(xiàn)的，但同時具備兩個特征無疑是一個重大進展。”

電池為眾多設備所依賴，其發(fā)展卻并不樂觀，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、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫(yī)學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。可折疊石墨烯電池實現(xiàn)了具有高功率密度的同時又具有高能量密度，將帶來儲能產(chǎn)業(yè)的重大突破。

石墨烯電池

狹義上來說，石墨烯是碳原子以sp2雜化軌道呈蜂巢晶格排列構成的單層二維晶體，廣義上來說，10層以內(nèi)的石墨結(jié)構也可稱作石墨烯。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硬、導熱系數(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15000cm2/V·s，是理想的電池材料。

目前石墨烯電池技術有兩個大方向，一個是作為陽極鑲嵌鋰離子，另一種是作為導電劑存在。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。如果將石墨分成單層結(jié)構（石墨烯），石墨烯作為陽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）。

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

▲華為石墨烯電池技術圖片來自：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相結(jié)合，鋰電池的容量和充電速度將同時獲得提升。

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

電動車續(xù)航體驗的拯救者

期待石墨烯電池的不僅是手機廠商，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，也無法做到與燃油車媲美的使用體驗，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合作研究出全球首個石墨烯聚合材料電池，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而其充電時間不到8分鐘，可見石墨烯對電池容量和充電速度提升有多大。

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