大多數(shù)購(gòu)車(chē)者在新能源汽車(chē)與傳統(tǒng)燃油車(chē)之間舉棋不定，無(wú)非是考慮電池的續(xù)航能力以及充電的方便程度，歸結(jié)起來(lái)就是一點(diǎn)：新能源汽車(chē)的電池技術(shù)怎么樣？

近年來(lái)，純電動(dòng)汽車(chē)的快充技術(shù)多虧了一種新材料的出現(xiàn)而迅速發(fā)展，預(yù)計(jì)3~5年后，純電動(dòng)汽車(chē)只要充電5分鐘就能充滿80%電量，大約能行駛300公里。

這是一種什么樣的材料呢？相信你也略有耳聞，那就是石墨烯。

提起石墨，你一定不陌生，鉛筆筆芯就是石墨與黏土的混合體。但你能想象，從柔軟的石墨中分離出來(lái)的石墨烯卻是高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、超薄超輕的“全能選手”嗎？

2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫兩位物理學(xué)家合作，從石墨中分離出了石墨烯，并因此獲得了2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯也被譽(yù)為“能徹底改變21世紀(jì)的黑科技”。

石墨烯的結(jié)構(gòu)很有趣，其碳原子緊緊地結(jié)合成一個(gè)二維的薄到幾乎透明的蜂巢式結(jié)構(gòu)，但石墨烯卻是目前已知強(qiáng)度最高的材料之一，有著優(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)和藥物傳遞等領(lǐng)域石墨烯也具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料。

將石墨烯這個(gè)耀眼的“明星”材料運(yùn)用到電池中，能為我們解決哪些問(wèn)題呢？

新能源汽車(chē)即充即走不是夢(mèng)

“充電7秒鐘，行駛35公里?！边@不再是一句廣告語(yǔ)，而是我國(guó)中科院研究人員研制出的石墨烯基鋰電池具有的優(yōu)異儲(chǔ)能特性的展現(xiàn)。石墨烯基鋰電池是在傳統(tǒng)鋰電池的電極材料中添加石墨烯的一種新型電池，具有充電速度更快、容量更大、壽命更長(zhǎng)等突出優(yōu)勢(shì)。

石墨烯基鋰電池快速充電的原理是鋰離子能夠在石墨烯表面和電極之間大量、快速地“游泳”穿梭。石墨烯具有優(yōu)異的電子和離子傳導(dǎo)性能及特殊的二維單原子層結(jié)構(gòu)，可在電極間為鋰離子規(guī)劃出最優(yōu)移動(dòng)路徑，大幅度提升鋰離子電池的充放電速度。

不懼挑戰(zhàn)，“滿血”待機(jī)

電池續(xù)航這個(gè)“老大難”問(wèn)題在石墨烯面前也都不是事兒。幾年前，我國(guó)就成功研制出石墨烯基鋰電池“烯王”，可經(jīng)受住零下30~80℃的“嚴(yán)寒酷暑”考驗(yàn)，充電效率更是普通電池的24倍。

石墨烯的加入，盡管不能在短時(shí)間內(nèi)作為單一的品類(lèi)徹底顛覆鋰電池。但作為一種添加劑和催化劑，還是能夠改變電池領(lǐng)域的現(xiàn)有格局。

手機(jī)、汽車(chē)都不怕“冷”

相信北方朋友們冬天偶爾會(huì)遇到這樣的情況：手機(jī)明明電量很足，可是一到寒冷的室外就自動(dòng)關(guān)機(jī)。除了手機(jī)，許多新能源汽車(chē)也有著類(lèi)似的問(wèn)題，這給我們的生活造成了極大的不便，電池的抗低溫性也是大眾選擇商品時(shí)需要考慮的一個(gè)重要因素。

低溫影響電池工作，究其原因，是鋰電池在工作時(shí)，鋰離子會(huì)在正負(fù)極之間移動(dòng)，而低溫會(huì)讓離子活性降低，導(dǎo)致放電容量減少，很快鋰離子就“跑不動(dòng)”了，導(dǎo)致電池可用量迅速下降。

怎么辦？難道只能少出門(mén)了嗎？這時(shí)候就輪到我們的石墨烯閃亮登場(chǎng)啦。

石墨烯電池與普通電池相比，不僅充電時(shí)間短、待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，而且抗低溫性能優(yōu)異，堪稱(chēng)劃時(shí)代的創(chuàng)造。

速途研究院發(fā)布的《2017年新能源電池行業(yè)分析報(bào)告》中提到，石墨烯電池被譽(yù)為一種具有劃時(shí)代意義的電池，其工作溫度范圍約在零下40~120℃，可以說(shuō)完全不受天氣溫度的影響。

石墨烯時(shí)代，還需等待

說(shuō)了這么多，也許你不禁要問(wèn)，石墨烯誕生至今十幾年了，到底什么時(shí)候石墨烯應(yīng)用才能普及開(kāi)來(lái)？

其實(shí)在2012年，因石墨烯材料研究而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的康斯坦丁·諾沃肖洛夫和他的同事就曾經(jīng)在《自然》上發(fā)表文章討論石墨烯的未來(lái)。他認(rèn)為，作為一種材料，石墨烯“前途是光明的、道路是曲折的”，雖然將來(lái)它也許能發(fā)揮重大作用，但是目前仍需克服批量化生產(chǎn)以及大尺寸制造等難題。

另外，考慮到產(chǎn)業(yè)更新的巨大成本，讓石墨烯電池完全取代現(xiàn)有的鋰電池等設(shè)備還要謹(jǐn)慎。

如此優(yōu)秀的石墨烯，難道只能養(yǎng)在“深閨”嗎？當(dāng)然不是，隨著研究的不斷深入，技術(shù)難題的接連攻克，應(yīng)用范圍也在不斷拓寬，科學(xué)家們普遍相信石墨烯器件時(shí)代已為期不遠(yuǎn)，我們也可以期待一下這個(gè)“21世紀(jì)的神奇材料”會(huì)帶來(lái)怎樣的驚喜。

責(zé)任編輯：胡惠雯