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新型儲能材料制成車身外殼，可將電動汽車鋰電池的壽命延長四倍

2022.03.29

高新科學技術(shù)的發(fā)展速度再次令人感到驚嘆!

似乎科幻電影中的很多場景在一個一個地搬出熒幕，走進我們現(xiàn)實的生活中，從科技頂流元宇宙到數(shù)字化電動汽車，隨處可見高科技的身影。

對于電動汽車的老大難——續(xù)航里程，有人曾經(jīng)提過，為什么不在電動汽車上裝一個類似充電寶一樣的充電設(shè)施，用以隨時給電動汽車充電呢？

這個想法很好，但是基本不可能，電動汽車的電池包非常重，以Tesla Model S為例，它的電池包由16個電池模塊組成，每個電池模塊包含444個18650鋰離子電池，因此，整個電池包的重量高達1200磅（約544千克）。

如此大的電池包，得用多大的充電寶才能給它進行充電呢？

科學家一直都在努力開發(fā)一種重量更輕的儲能設(shè)備，與電池組成混合動力裝置，減輕電池包重量的同時能提供同樣的能量密度，或者甚至提供額外的動力，增加電動汽車的續(xù)航里程。

超級電容器是一種比較理想的儲能裝置，它的功率特性優(yōu)于電池，能夠?qū)崿F(xiàn)大電流的快速充放電，充放電時間快到用秒來計算，此外，容量大，循環(huán)壽命特別長，可超過十萬次循環(huán)。

可能有人會有疑問，超級電容器具有這么多的優(yōu)勢，為什么電動汽車不用它來做動力來源而用鋰電池呢？

那是因為超級電容器有一個致命的短板，它的能量密度非常低（10wh/kg以下），如果用作電動汽車的動力來源，那么電動汽車的重量將會是現(xiàn)在的十倍！

不過，鑒于超級電容器的眾多優(yōu)勢，科學家從未放棄將其研發(fā)成新型的儲能裝置，它的能量密度也取得了一些突破性的進展。

去年，中科院的科學家獲得新技術(shù)的重要突破，將超級電容器的能量密度提升至88.1wh/L，使其達到了鉛酸電池能量密度的級別（50-90wh/L）。能量密度的提升使學術(shù)界看到了超級電容器作為電動汽車動力來源的潛力。

最近，很多科學家都在試圖將其集成到鋰離子電池中，混合出新型的儲能裝置，以提供即時的電力，從而減少鋰離子電池的充電和放電循環(huán)次數(shù)，達到延長電池壽命的目的。

查爾姆斯理工大學的一項新研究開發(fā)了一種將超級電容器與鋰電池集成的方法，當超級電容器與鋰離子電池結(jié)合使用時，模擬結(jié)果顯示，電動汽車鋰電池的壽命延長了四倍！

超級電容器集成到鋰離子電池中，目的是要凸顯它的優(yōu)勢，既要保證電動汽車續(xù)航里程不變，又不能增加電動汽車的重量，對于能量密度比較低的超級電容器而言，在不增加重量的情況下，科學家只能在材料上花心思。

NAWA Technology研究機構(gòu)最近開發(fā)了一種比較輕的超級電容器，采用碳和石墨烯納米技術(shù)來制造，可以從電動汽車的再生制動來獲取能量，并很快將其提供回電機。

他們開發(fā)的超級電容器集成到電動汽車的鋰離子電池組中，電動汽車保持了相同的續(xù)航里程，更重要的是，車輛的重量減輕了30%！

該研究機構(gòu)準備將他們的碳納米管超級電容器制成車身面板，與鋰電池一起為電動汽車提供動力。

但是他們晚了一步，佛羅里達大學的科研人員緊隨其后，開發(fā)了一種更強大的儲能復合材料，在碳纖維電極上垂直排列納米級石墨烯，碳纖維層帶電荷，石墨烯片可提高電荷存儲能力，同時將金屬氧化物添加到石墨烯上，金屬氧化物可提供更高的能量密度。

這種超級電容器復合材料具有很多獨特的優(yōu)勢，它們重量比較輕，具有顯著的沖擊和彎曲強度，非常堅固，將它們制成車身外殼，不但減輕了電動汽車的重量，還能承受汽車的碰撞，更重要的是將電動汽車的續(xù)航里程增加了25%，同時延長了鋰電池的壽命。

科技持續(xù)在進步，或許，不久的將來，路上的電動汽車都能穿上由超級電容器復合材料制成的輕便“電動服”。

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