石墨烯革命尚未实现 突破预示着电池的未来

从塞尔维亚的贝尔格莱德市中心搭乘1E巴士。在这条线路上运行的五辆战车电动巴士，是世界上首批完全使用超级电容器的电动巴士之一。超级电容器是电池的快速充电替代品，可能会彻底改变我们储存能源的方式。

超级电容器(也被称为超级电容器)不像电池那样以化学势储存电能，而是将其储存在电场中，就像气球上的静电收集一样。

由于没有发生化学反应，它们不会像锂离子电池那样降解。锂离子电池依赖于稀土金属，两年后可能会被填埋。

这就意味着你可以更快地给他们充电——贝尔格莱德的一辆公交车5分钟的充电就可以行驶18公里。

超级电容器还没有在我们的电动汽车和电子产品中取代电池的原因有两个:它们在相同的空间中储存的能量更少，而且它们不能储存这么久。

一个充满电的超级电容器可以在数小时内漏出，而不是数天。

对于一辆每站都可以充电的公交车来说，这很好，但对于一辆需要全天行驶的汽车来说就没那么有用了。

但现在，许多研究人员和初创企业都在努力改进超级电容器。

为了做到这一点，他们求助于历史上最被炒作的材料之一:石墨烯。

石墨烯于2004年在曼彻斯特大学被发现，它由排列成六边形的碳原子薄片组成，很快被誉为一种神奇的材料。

它强度高，重量轻，表面积大，是热和电的优秀导体。

但承诺的石墨烯革命尚未实现。

贝尔格莱德的公交车使用由活性炭层制成的超级电容器，活性炭层被涂在浸在电解液中的导电板上。

石墨烯也是碳的一种形式，但由于其巨大的表面积(决定了超级电容器的性能)，它有可能从根本上提高超级电容器的性能，使其在电动汽车和消费设备上变得实用。

它可以让智能手机在几秒钟内充电，也可以让汽车在一组红绿灯前停下来加油。

预计到2022年，石墨烯电池的市场规模将达到1.15亿美元，但随着技术的进步，石墨烯电池还有巨大的潜力，许多公司对其工作产生了浓厚的兴趣。

这种新型超级电容器中的许多严格意义上并不是石墨烯，从技术上讲，石墨烯只是指二维的碳层。

尽管石墨烯的表面积已经很大，但人们仍在努力通过不同的方式来改造石墨烯——在其表面戳入小孔和通道，或在纳米级赋予其纹理——来提高其比表面积。

然而，石墨烯超级电容器要想在大多数应用中成为锂离子的实际替代品，还需要做很多工作。

一些人建议使用混合系统——快速充电的超级电容器，长期储存的传统电池。

另一个潜在的问题可能是扩大生产规模——由于大肆宣传，石墨烯行业已成为一个不守信用和劣质质量控制的雷区。

尽管石墨烯总体上比锂离子更环保，也更容易回收，但最常见的石墨烯生产工艺仍涉及严酷的化学物质，如果到2030年，石墨烯的电动汽车库将达到1.25亿辆，那么这种化学物质可能无法持续。

它可以用来制造内置电池的笔记本电脑，也可以用来制造将能量储存在车门或底盘而不是笨重电池组中的电动汽车。

“在某种程度上，这就像拥有一辆无电池汽车，”以目前的技术水平，一辆轻型电动汽车底盘上的小型结构电池可以增加15公里的行驶里程。他们甚至可以在你家的墙上储存能量。

2017年，兰博基尼宣布与麻省理工学院(MassachusettsInstituteofTechnology)合作开发TerzoMillennio电动超级跑车。TerzoMillennio是一种概念车，由碳纤维车身内置的类似石墨烯的材料驱动。

这项技术正在迅速改进——到本世纪20年代初，它可能会出现在我们的手机上——但要让它足以为普锐斯(Prius)汽车提供动力，还需要一段时间，更不用说为一辆高端跑车提供动力了。

最终，石墨烯或类似材料制成的超级电容器将成为我们世界的重要组成部分。