中科院石墨烯電池：充電7s續(xù)航35km 商用化仍需時日

　　日前，國內(nèi)媒體發(fā)布了一條讓電動車廠商倍感興奮的消息，該消息稱：“中科院上海硅酸鹽所科學(xué)家成功研制出一種高性能超級電容器電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯。”并表示，”該材料具有極佳的電化學(xué)儲能特性，可用作電動車的‘超強電池’：充電只需7秒鐘，即可續(xù)航35公里?！睋?jù)悉，相關(guān)研究成果已于18日發(fā)表在世界頂級學(xué)術(shù)期刊《science》上。聽上去很厲害的樣子，不過先別急著激動，關(guān)于這個新材料及應(yīng)用，這里還有幾件事，你或許需要知道。

　超級電容可以帶我們飛了?

　　所謂的超級電容器，據(jù)介紹：“是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的一種電化學(xué)儲能裝置。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長、安全可靠等特點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于混合電動汽車、大功率輸出設(shè)備等多個領(lǐng)域?！钡鹊龋热贿@么厲害?為何隨手一搜，大部分的電動汽車主要采用的還是電池呢?比如特斯拉的鋰電池(大部分都是)、豐田Prius的鎳氫電池等。原因在于超級電容的能量密度太低了。能量密度低，就意味著滿足實際需求的電容體積會非常大。而正如報道所說，找到理想的材料，使得超級電容器兼具高功能、高能量，一直是科學(xué)家們努力的方向。

　　據(jù)science上文章顯示，此番研究出的新材料，在能量密度上能達到鉛酸電池的41wh/kg同時功能性又不錯，的確是不小的一個進步了。不過就實用性而言，以特斯拉為例，目前的特斯拉Model S采用的是來自松下的18650電池，其能量密度為233wh/kg，而一輛特斯拉Model S上電池，重達900公斤，掐指一算，背著5000多公斤的電池跑起來，感覺似乎還是沒有那么美好。事實上，現(xiàn)在的超級電容在電動汽車中，都是作為電池的從屬，起輔助作用。而秒充這件事，其實快充快放，一直就是超級電容的一大優(yōu)勢所在，然而能量密度的問題若不能得到解決，一切就只不過聽上去很美好。

　　值得一提的是，在science的文章中，并不能找到“充電只需7秒鐘，即可續(xù)航35公里”的相關(guān)數(shù)據(jù)，不知這一信息從何而來。

　　石墨烯?還是類石墨烯碳材料?

　　　　事實上，近年來，類似的報道頗多，什么“新一代超級電容 幾分鐘充滿可跑500公里”，知乎上也有不少“如何評價‘某某研發(fā)出一分鐘充滿電新電池!’這一新聞? ”每次相關(guān)研究已出，總是新聞帶動起業(yè)內(nèi)相關(guān)人士的一陣興奮，但是，從研發(fā)到實際生產(chǎn)使用的距離有多遠?知乎上一名同學(xué)就此次新材料所作的回答或值得思考。下文摘自知乎答主：清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院副研究員，劉冠偉博士(知乎ID 弗雷劉)。

　　實驗室中的性能突破，但說工業(yè)化還為時尚早

　　本文在炭基材料超級電容器上，通過摻氮，使得有序介孔炭材料具有了電化學(xué)活性，具有贗電容的工作能力，而且在能量密度上達到了鉛酸電池的41Wh/kg，功率更是保持了超級電容中一貫的優(yōu)勢。文章中詳細的表征了該材料的電化學(xué)性能，在不同種電解液中的工作能力，反應(yīng)機理等等，此處我也不一一詳解了，總之，說它在超級電容領(lǐng)域，實現(xiàn)了突破，是不夸張的。

　　但是說它想要實用化呢?我這里有幾個問題。

　　(1)成本

　　文章中使用的制備工藝1是典型的模板法：

　　用SiO2模板，然后CVD用CH4和NH3做碳氮源，長出材料，再用氫氟酸腐蝕掉模板，得到材料，不僅如此，之后還要用濃硝酸處理，提高氮含量。

　　你知道這套工藝量產(chǎn)材料有多貴么?你知道這套工藝量產(chǎn)材料有多貴么?你知道這套工藝量產(chǎn)材料有多貴么?重要的事情要說三遍。