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英國曼徹斯特大學(xué)(University of Manchester)國家石墨烯研究所(National Graphene Institute)的研究人員們利用石墨烯作為添加材料，致力于探索得以減少電池尺寸與重量以及擴展電池壽命的各種新方法。 在一篇題為《以石墨烯材料實(shí)現電化學(xué)儲能》(Electrochemical Energy Storage with Graphene-Enabled Materials)的研究計劃中，研究人員們正與多家企業(yè)展開(kāi)合作，其中包括勞斯萊斯(Rolls-Royce)、夏普(Sharp)和摩根先進(jìn)材料 (Morgan Advanced Materials)等。這些企業(yè)合作夥伴在石墨烯的未來(lái)應用發(fā)展中扮演關(guān)鍵地位。目前，Graphene@Manchester正與來(lái)自全球30多家企業(yè)共同展開(kāi)研究計劃與應用。 曼徹斯特大學(xué)電子與電子工程學(xué)系教授A(yíng)ndrew Forsyth解釋?zhuān)谖覀冮_(kāi)發(fā)電池之前，我們必須先目瞭解石墨烯如何與化學(xué)成份(特別是電解質(zhì))起作用。該�；瘜W(xué)系教授Robert Dryfe則以實(shí)驗分析石墨烯與鋰離子之間的化學(xué)相互作用。Dryfe教授并探索電子究竟能多快速穿過(guò)石墨烯以及可儲存在石墨烯表面的電容大小。 該計劃的另一項重點(diǎn)是基于石墨烯的超級電容器通常具有高功率性能以及比電池更長(cháng)的壽命，但儲存容量卻較低。不過(guò)，研究人員仍看好以電池作為補強該整合儲存方案的一部份。 根據Forsyth教授表示，石墨烯電池與超級電容器的結合，可為電動(dòng)車(chē)的銷(xiāo)售帶來(lái)強大的推動(dòng)力。目前，這些環(huán)保汽車(chē)使用重量高達200公斤的電池，差不多是三位乘客的重量了。透過(guò)減輕電池的重量，石墨烯將有利于提高汽車(chē)的能效，以及增加電動(dòng)汽車(chē)的續航力達到超過(guò)目前約100公里的限制。 Forsyth 教授強調，如果我們能夠延長(cháng)電動(dòng)車(chē)在兩次充電站之間的續航力，應該馬上就能讓電動(dòng)車(chē)變得大受歡迎。但電池如何能突破實(shí)際生活中的駕駛限制？電動(dòng)車(chē)就像其他所有的汽車(chē)一樣仍無(wú)法順暢地驅動(dòng)。如同駕駛人在加速時(shí)一樣，對于電力急劇需求的高峰，將會(huì )為電池帶來(lái)壓力，而且還可能會(huì )限制其使用壽命。 為了測試結合石墨烯電池和超級電容器的原型是否能夠勝任這項工作要求，Forsyth教授透過(guò)模擬不同駕駛情況使其暴露于現實(shí)世界壓力下。他表示，我們甚至可測試駕駛于極端氣候情況的駕駛技術(shù)。許多電池在嚴寒天氣條件下難以發(fā)揮作用，經(jīng)由我們的氣候室可發(fā)現任何弱點(diǎn)。 當然，基于石墨烯的儲存并不限于傳輸。隨著(zhù)英國變得更加依賴(lài)于可再生能源，它還將在國家電網(wǎng)的未來(lái)發(fā)揮重要作用。Forsyth教授質(zhì)疑道，如果我們只依賴(lài)太陽(yáng)能和風(fēng)能來(lái)產(chǎn)生能量的話(huà)，有一天當烏云密布以及微風(fēng)時(shí)又該怎么呢？如果我們能夠開(kāi)發(fā)出高容量?jì)δ軝C制，業(yè)者將能夠先行蓄電以備不時(shí)之需。 在曼徹斯特大學(xué)校園中已經(jīng)安裝了電網(wǎng)級電池以及轉換系統，用于測試大規模的蓄電。研究人員們將利用電池系統來(lái)開(kāi)發(fā)可控制電流流動(dòng)的方法，并調整發(fā)電量和當地需求之間的差異。 來(lái)源：集微網(wǎng) |
