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1、中科院超级电池充电 7秒续航35公里 这事靠谱吗据新华网消息，12 月18 日，中科院上海硅酸盐所的科 学家研制出一种高性能超级电容器电极材料。该材料具有极 佳的电化学储能特性，可用作电动车的“超强电池”。相关研 究成果已于 12 月18日发表在世界顶级期刊科学上。网络上将该技术突破解读为中国研发出一种石墨烯电池， 将超级电容器和电池混为一谈。有网友质疑超级电容器公交 车的实用性，怀疑采用最新技术的公交车是否能一次充电就 行驶 35 公里。笔者希望能澄清超级电容器与现在和老百姓 生活最为息息相关的锂电池的区别，并简单介绍超级电容器 电动公交车的应用现状，最后谈谈对使用新技术的电动公交 车的憧憬
2、。什么是超级电容器 最简单的电容器是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介 质构成。当在两金属电极间加上电压时，电极上就会存储电 荷，两金属板分别带等量异种电荷，这个过程中正负电荷会 迅速向金属电极移动，也就是充电。当撤除两个金属电极之 间的电压后，电容器两极正负电荷通过导线中和，这个过程 会产生电流，也就是放电。 电容器超级电容器是将导体与电解质接触后，在其表面产生稳定 而相性相反的双层电荷，或借助电极表面快速的氧化还原反 应所产生的法拉第准电容来实现电荷和能量的储存的新型 储能装置。在双电层电荷中的电解液以离子形式出现，尺寸 在纳米左右，从而使电容器能得到纳米级的电极距离，获得 更好的性能。超级
3、电容器的能量存储机制中基本无化学反应 的发生，或仅涉及界面层的化学反应，因此具有很高的可逆 性，可以保证超级电容器远远高于锂电池的充放电循环性能 双层电荷示意图超级电容器的基本结构包括两个高比表面积多孔性电极、 多孔性隔膜材料以及吸附其中的电解液。隔膜一般为纤维结 构的电子绝缘材料，如聚丙烯膜，要求具有尽可能高的离子 电导和尽可能低的电子电导。在每个电极的另一面紧贴有集 电极以减少电容器的阻抗损耗。 超级电容器结构超级电容器的优点 正是因为超级电容器独特的结构和工作原理使其拥有三 大优点：一是有非常高的功率密度。功率密度可为电池的 10100 倍，可以在短时间内放出几百到几千安培的电流。这个特
4、点 使得超级电容器非常适用于短时间高功率输出的场合，比如 电磁炮。二是充电速度快。超级电容器可采用大电流充电，能十秒 至几分钟内完成充电过程，是真正意义上的快速充电。三是循环寿命长，一般情况下循环充放电次数高达 10万次以上。另外，超级电容器与蓄电池并联可应用于各种内燃发动机 的电启动系统，能有效保护蓄电池，延长其寿命，减小其配 备容量，特别是在低温和蓄电池容量不足的情况下，确保可 靠启动。锂电池和超级电容器的区别电容器本质上存储的是电荷，在放电的时形成电流。而锂 电池的储能物质是锂离子，是在充电的时候将电能转化为化 学能，在放电的时候将化学能转化为电能。虽然锂电池在能量密度上远强于超级电容器
5、，但在功率密 度、充放电速度、循环寿命等方面逊色于超级电容器。另外，某些锂电池在安全性上也存在一定隐患，比如日本 松下的钴酸锂电池。 钴酸锂电池虽然有着非常高的能量 密度比，但安全系数并不高钴酸锂电池在一定温度下会 释放氧气，氧气导致更加的不稳定，进而恶性循环，更多的 氧气导致更加低的起火温度； 另外，钴酸锂电池电解液稍有不慎，比如震动、温度升高就 会造成电池内部压力升高，然后发生爆炸，而脆弱的电池外 壳在受到外力撞击时很容易破裂，导致电解液挥发起火，甚 至爆炸。这使得采用 70008000只钴酸锂电池串联作为动 力的特斯拉电动车深受其害，即便特斯拉汽车改进了电池的 排列方式，加固了汽车地盘，
6、添加了保险丝和冷却剂，依旧烧车不断：2013年10月1日，特斯拉Model S在路边起火燃烧；10月18日，特斯拉Model S在墨西哥高速行驶时失控， 撞击混凝土障碍物后又撞击树木，停止后发生起火、爆炸；11月6日，特斯拉Model S在美国田纳西州士麦那起火燃 烧，田纳西州公路巡逻队称，当天下午这辆电动汽车冲向拖 车挂钩，撞击底盘后发生火灾；11月15日，特斯拉Model S车主把车停在了自家车库里 充电，凌晨 3 点左右突然起火在2013年，特斯拉Model S总计卖岀21000余辆，相对 于较小的总量，自燃概率着实不低。当然，锂电池当中也有相对比较靠谱的，比如磷酸铁锂电 池，虽然能量密
7、度相对于钴酸锂电池低一些。硅酸盐所的新材料到底是啥一些媒体称之为“石墨烯电池”，其实并不准确，因为氮掺 杂的有序介孔石墨烯目前被用于超级电容器，而非锂电池。 另外，石墨烯电池并非是对锂电池的革命，因为目前所谓石 墨烯电池的储能物质依旧是锂离子石墨烯电池仅仅是 将锂电池的副极用石墨取代，或者和正极、负极材料复合后， 提高锂电池的充放电性能，比如将正极材料LiFePO4、负极 材料Li4Ti5O12分别与石墨烯复合，制备了 LiFePO4-石墨 烯/Li4Ti5O12-石墨烯为电极的柔性锂离子电池，具有高充放 电速率。虽然石墨烯材料具有诸多优点，应用前景广泛，但 目前网络对石墨烯的神话和炒作已经过
8、犹不及。新电极材料能带来电动车革命吗其实使用超级电容器的电动公交车早已不是新鲜事，早在 2013 年 11 月，由中上汽车公司制造的超级电容纯电动公交 车就在湖南长沙星沙的 101路公交线路上投入运行。据中上 汽车公司技术人员介绍，该车三分钟可完成整车充电，一次 充电可行驶 20公里，最高时速 60公里，在下坡和刹车时， 车辆可以将下坡释放的势能和刹车制动释放的能量转化为 电能为电容充电。自动为电容充电在60C至零下409的温 度下仍能正常运行，可反复充电 5 万次以上。在今年 4月，由中国南车株洲电力机车有限公司的 30 秒闪 冲超级电容器电动车在宁波生产基地下线，该车 30秒充电 后，可行
9、驶5 公里，同样具备将下坡释放的势能和刹车制动 释放的能量转化为电能的能力，充放电次数可大 100 万次。 30 秒闪冲公交车从实践的角度看，电动小型车大多采用能量密度较高的锂 电池。而超级电容器往往应用于体积较大、可以走走停停到 站充电的城市公交车。而采用氮掺杂的有序介孔石墨烯电极 材料的超级电容器的能量密度也只有锂电池的一半不到，因 此，该新材料并不会对电动小型车带来革命性变革。至于使用新技术的公交车是否能跑 35公里，因为涉及电能机械能转化，电动公交车的重量、尺寸、载客量和内部 空间设计给电容器预留的空间大小，以及所搭载的超级电容 器的规格和路况，因而需要具体情况具体分析。北京大学化学与
10、分子工程学院网站的一篇文章认为，“若这 种新型石墨烯所制备成水性电解液的超级电器，与目前有机 电解液超级电器驱动的公共汽车相比，行驶里程可以从5公 里提高至25 公里”。笔者也斗胆对于使用新材料的电动公交车做一个类比推测。 根据中上汽车的官方资料，超电纯电动客车空载 12 吨（2 吨超级电容），车长12 米，座位34 个，限客100 人，一次 充电3-6分钟，行驶距离 20公里，其超级电容器的能量密 度为10Wh/kg，而使用氮掺杂的有序介孔石墨烯材料的超级 电容器的能量密度可以达到41Wh/kg （基于活性物质为 63Wh/kg），虽然和锂电池电动车100150Wh/kg的能量密 度有较大差
11、距，但相对于以往的材料和技术， 4-6倍的能量 密度提升不可谓不大。如果该电动车使用新技术，那么超级 电容器的能量密度将是原来的 4-6倍，在其他规格不变的情 况下，也就意味着该电动公交车的所载的能源是原来的 4-6 倍，行驶距离大幅提升是必然的，在不考虑路况等变量因素 的情况下，行驶距离从20公里提升到35公里将不再是梦想。 感谢阅读！这里是华语地区首屈一指的政经资讯新媒体观察 者网。24 小时滚动更新，每日独家热点评论，私人定制外媒内参，政治波普情趣阅读，不同凡响资讯体验！长按炫彩二维码免费关注观察者网微信(ID : guanchacn )回复：招聘 了解如何加入我们小编年终奖已与此挂钩，一一分钱
