石墨烯电池有望解决电动汽车续航里程痛点

半导体芯科技SiSC综合编译

我们知道，电动汽车的续航里程是这个行业的痛点。解决这个问题的关键，就是要提高化学电池的能量密度。目前，动力电池主要采用三元锂电和磷酸铁锂。未来，石墨烯电池可能会是一个新的选择。

当前，我们所知的石墨烯的最大市场应用是服装和纺织品。此外，在电子行业，石墨烯的应用也取得了一些进展，其中电池领域成为石墨烯最有可能商业化的高科技应用之一。石墨烯电池在电动汽车上的商用化已经开始。

Skeleton Technologies公司，开发了超级充电石墨烯电池和超级电容器。其中，石墨烯超级电容器已在一些氢燃料电池的公交车上使用。Strategic Elements公司，正在开发石墨烯的自充电电池，可能会用于可穿戴电子产品方面。

2022年1月，美国电池制造商Lyten宣布与美国政府合作，为太空部队开发石墨烯电池，它应用于小型卫星的原型已经制造出来，电动汽车市场此前也被列为应用目标，所以更多的产品可能会在这里开花结果。

锂-硫（Li-S)电池，因其具备高能量密度，长期被视为具有商业用途价值。但硫电极经常遭受polysulfide shuttling（聚硫化物穿梭）, 导致硫离子逃离电极，发生反应后形成长链分子，从而降低了电极和电池性能。所以，polysulfide shuttling一直是锂-硫电池大规模商业化的障碍。Lyten公司使用石墨烯层（3D形态）来抑制电极的表面反应，致使电池工作时间得以延长，这有助于推动石墨烯电池和锂-硫电池在高端价值市场的广泛应用。

另外，麻省理工下属的PolyJoule公司，开发了一种基于标准的双电极电化学电池，其中使用了导电聚合物和碳-石墨烯混合材料的组合。据说，这种电池已经应用于电网（特别是间歇性可再生能源），因为它们可以在不到10秒的时间内快速放电(最高可达1兆瓦)，以防止电压间歇。它们还可以在不到五分钟的时间内充电，以确保在需要的时候有电可用。与其他电池不同的是，这种电池不会积累热量，无需热量管理，而且自身特性稳固。它也能用于一般工业能源存储和数据中心不间断供电应用。

随着人类社会对能源的需求持续增长，我们将会需要体积更小、质量更高的能源和更高密度的存储系统。当然，石墨烯材料也有其结构自身的问题，这有待于我们科技水平的提升去完善。未来的电动汽车，石墨烯电池或许是一个新的选择。

审核编辑：汤梓红