石墨烯电池：电动汽车可能三分钟把电充满，石墨烯到底是什么？

石墨烯将带来什么

　　应用石墨烯材料，手机屏幕可以轻易弯曲甚至折叠

　　石墨烯的出现，有望给我们的生活带来惊喜。手机充电可以"秒充"，手机屏幕可以轻易弯曲甚至折叠，汽车可以使用石墨烯导静电轮胎，避免摩擦起电发生爆燃……从航空航天、电子信息到节能环保，利用石墨烯的特性，很多领域很可能都会发生巨大的变化。

　　用石墨烯替代硅，可以提高电子芯片的性能。科研人员目前正把石墨烯的生产和应用引入半导体行业，石墨烯引发的技术革命很可能从我们常见的小小芯片开始。

　　电子芯片的基础材料是硅。然而，随着芯片上元器件越来越密集，最高端的芯片上，两个元器件之间的距离已经不到10个纳米，几乎到达硅材料的极限。想要继续提高性能，该怎么办？科研人员开始尝试用石墨烯部分代替硅的作用。

　　"由石墨烯制作的器件，理论上频率可以达到硅的十倍甚至上百倍，可以在雷达上应用，大幅提高雷达的分辨率。而且在通讯、成像上都有比较广泛的应用。"孔月婵介绍说，而且，当前石墨烯的研发生产设备和普通半导体器材生产设备一样，现有的技术开发都可以基于成熟的设备和工艺，为后续的工程化研制奠定了基础。

　　科研人员还在做另一件大事。他们让石墨烯附着在厚度只有50纳米的金箔上，然后用一套新的办法，把石墨烯完整地转移到柔软的塑料片上。

　　孔月婵说，石墨烯可以通过灵活的方法转移到任意科研人员希望的衬底上，比如电子器件上专用的一个塑料衬底，它具备柔性，也适合晶体管的制备过程。通过特别的石墨烯转移技术，将带有石墨烯的金箔附着在了塑料片上，以之为基础在这块塑料片上制备出具有一定功能的电子器件。最关键的是，这样的电子器件可以轻松弯曲。未来无论是可以折叠的显示屏幕，还是能够植入人体的可穿戴设备，都可能靠这样的石墨烯器件来实现。

　　石墨烯另一个被寄予厚望的应用领域是电能的储存。在天津电源研究所，这里的科研人员正在开展最先进电容器的研究。电容器与电池一样，都能用来储存电能。它的优势在于充电速度快，几分钟就能充满，而且可以重复使用几万次。但它存储的电量不如电池多，还无法通过存储足够多的电能在生活里派上大用场。

　　"这是我们已经做好的改性石墨烯配成的浆料，下一步我们就把这些浆料通过涂布机涂到铝箔上，成为我们石墨烯电容器所用的正极。"中国电科18所化学与物理电源技术国防科技重点实验室常务副主任丁飞博士说，电容材料对电容器的性能有着至关重要的影响。通过对石墨烯材料进一步改性研究，科研人员正在让电容器的储电能力一步一步向电池靠拢，而同时它拥有的超快充电速度，能够为人们的生活带来更多的便利。"我们正在做的改性石墨烯电容器，可以几分钟充满，其能量密度有望在一段时间之后，接近现有锂电池的能量密度。"

　　能量密度是指在一定空间或质量的物质中储存能量的大小，能量密度越高，就表示这种物质的储电能力越强。据丁飞介绍，目前他们所研制的改性石墨烯电容器的样品，能量密度已达到传统电容器的3倍以上。虽然还处于实验室研究阶段，但是石墨烯材料的强大能力让研发团队看到改性石墨烯电容器应用的广阔前景。

　　未来，当充电设施越来越完善时，电动汽车使用石墨烯电池，可能花两三分钟就可以把电充满。

　　中国电科55所所长、微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室主任高涛认为，即使在实验室条件下，石墨烯的神奇性能依然没有完全释放出来。同时，技术层面还存在着不少挑战，真正大面积应用还有很长的路要走。但通过加强需求和研究的结合，不断在石墨烯材料的制备和器件研制方面取得重要突破，石墨烯这种新一代战略性新兴材料将会极大改变人们的生活。