實(shí)驗(yàn)人員手上拿著的，就是近期大熱的萬(wàn)能材料“氧化石墨烯” 。

實(shí)驗(yàn)人員正在真空箱中組裝添加了石墨烯材料的紐扣電池，用來(lái)觀察電池的性能。

　　本月初，又一家長(zhǎng)沙本土共享汽車品牌開始在長(zhǎng)沙高新區(qū)運(yùn)營(yíng)，未來(lái)將有4家共享汽車品牌在長(zhǎng)沙展開“競(jìng)爭(zhēng)”。與共享單車不同的是，由于采用網(wǎng)點(diǎn)化管理，車型以新能源車為主，其充電、續(xù)航里程等問(wèn)題，讓很多用戶心存顧慮。如今，一種叫作“石墨烯”的萬(wàn)能材料，讓新能源汽車充電更快跑得更遠(yuǎn)。近日，記者探訪了位于湖南大學(xué)的石墨烯材料與器件湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，感受了這個(gè)“萬(wàn)能材料”的魅力。

　　實(shí)驗(yàn)證明：充放電一萬(wàn)次容量仍有87%以上

　　“開在路上突然沒(méi)電了怎么辦？充電不方便，而且跑不了長(zhǎng)途！”一位使用過(guò)共享汽車的大學(xué)生向記者“吐槽”。如今在長(zhǎng)沙興起的共享汽車，車型都選用如眾泰云100、知豆等電動(dòng)汽車，據(jù)稱，其充電時(shí)間約7個(gè)小時(shí)，理想狀態(tài)下續(xù)航里程最多也只200公里。

　　除了車內(nèi)空調(diào)耗電，用于加速和爬坡時(shí)的電量消耗占總能耗的2/3，這是影響電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的主要原因。如今，隨著石墨烯材料的加入，一種被稱為“超級(jí)電容器”的器材，可以讓電動(dòng)汽車跑得更遠(yuǎn)。

　　“超級(jí)電容器的特點(diǎn)就是快充快放，幾分鐘就能充滿，可以重復(fù)使用幾萬(wàn)次，溫度適應(yīng)性好，而且釋放的功率非常高。用在汽車上，加速時(shí)馬力非常強(qiáng)！”湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副院長(zhǎng)王雙印教授告訴記者，“超級(jí)電容器”容量低存不住電，無(wú)法單獨(dú)使用，但與車用鋰離子電池耦合在一起，在踩剎車的過(guò)程中，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能在幾秒鐘之內(nèi)就能將超級(jí)電容器充滿,而加速或爬坡時(shí)主電源不工作，由超級(jí)電容提供大馬力的能量。

　　王雙印告訴記者，超級(jí)電容器的容量會(huì)隨著使用次數(shù)的增多而減小，而他們團(tuán)隊(duì)將石墨烯應(yīng)用于超級(jí)電容器后，充放電一萬(wàn)次后容量仍然保持在87%以上，“超級(jí)電容器及其相關(guān)的汽車等行業(yè)是目前石墨烯材料應(yīng)用最為現(xiàn)實(shí)和徹底的領(lǐng)域�！�

　　此外，“大街上跑的電動(dòng)車，用的都是便宜的鉛酸電池，我們現(xiàn)在開發(fā)的一種石墨烯涂層，只要在鉛酸電池的底部涂上一層，就變成了鉛炭電池，也就是學(xué)術(shù)上所稱的超級(jí)電池！”王雙印表示，這種超級(jí)電池價(jià)格便宜、壽命更長(zhǎng)，而且抗低溫，“在一些太陽(yáng)能豐富的偏遠(yuǎn)農(nóng)村，農(nóng)戶只要在家里裝上太陽(yáng)能電池板，白天為這種超級(jí)電池充電，晚上就能用它做飯看電視！”目前該實(shí)驗(yàn)室正在和一家企業(yè)合作，準(zhǔn)備生產(chǎn)推出這種超級(jí)電池。

　　未來(lái)可期：

　　石墨烯有望推動(dòng)綠色汽車平價(jià)化

　　那么，究竟什么是石墨烯呢？在實(shí)驗(yàn)室里，記者第一次看到一小瓶氧化石墨烯，那是一層黑色的粉末，類似鉛筆芯粉末�！捌鋵�(shí)石墨烯肉眼是看不到的�！蓖蹼p印告訴記者，鉛筆在紙上輕輕劃過(guò)，留下的痕跡就可能是幾層到幾十層石墨烯。人類第一次獲取石墨烯的方法“簡(jiǎn)單粗暴”，用透明膠將一塊石墨片反復(fù)粘貼與撕開，最終形成了厚度只有0.335納米的石墨烯，也就是只有一個(gè)原子厚度的石墨烯。被視為“萬(wàn)能材料”的石墨烯，輕薄、強(qiáng)韌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱……這些特性，讓人們對(duì)它賦予很多想象空間。

　　“我們國(guó)內(nèi)新能源汽車用的都是鋰離子電池，充電速度慢，而且續(xù)航里程也不能跑太遠(yuǎn)�！蓖蹼p印告訴記者，這種電池使用一段時(shí)間后性能就會(huì)下降，壽命變短。除了與超級(jí)電容器配合，石墨烯本身就可以作為添加劑加入鋰離子電池的正極，充電過(guò)程更快，同時(shí)大大提高電池的穩(wěn)定性，多次使用后不會(huì)出現(xiàn)電池性能的衰減。

　　據(jù)悉，豐田已經(jīng)量產(chǎn)的氫燃料電池車“MIRAI”，售價(jià)高達(dá)人民幣41.5萬(wàn)元。這種汽車所用的燃料電池，就是氫氣與氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，而大量生產(chǎn)氫氣所需要的催化劑元素是鉑，“鉑金的價(jià)格貴，造成這種綠色汽車成本高昂。”王雙印介紹，“我們現(xiàn)在所做的，就是用石墨烯替換掉這種貴金屬！”

　　“湖南開發(fā)石墨烯材料有自己的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)！”王雙印說(shuō)，湖南是國(guó)內(nèi)石墨資源大省，微晶石墨占全國(guó)儲(chǔ)量的75%、全球儲(chǔ)量的55%。

　　對(duì)話

　　電動(dòng)汽車將充電更快跑得更遠(yuǎn)

　　長(zhǎng)沙晚報(bào)記者：“石墨烯材料目前最現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用有哪些？”

　　王雙印教授：“我們現(xiàn)在很多汽車上都有自動(dòng)啟停裝置，那就是一種超級(jí)電容器，它能夠給汽車提供瞬間的強(qiáng)大馬力，但是它充電快放得也快，超級(jí)電容器是目前最為現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用，研究團(tuán)隊(duì)提出并驗(yàn)證了石墨烯能提高電容器的性能，制備了新型的石墨烯復(fù)合電極材料，目前全固定超級(jí)電容器已經(jīng)取得初步成果，用在電動(dòng)汽車上，充電更快跑得更久！”

　　本期實(shí)驗(yàn)室名片：

　　石墨烯材料與器件湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以化學(xué)、材料、能源、光電等領(lǐng)域的交叉研究為基點(diǎn)，開展石墨烯材料的可控、規(guī)�；�制備及電催化研究，石墨烯材料在光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用探索，在電化學(xué)儲(chǔ)能器件中的應(yīng)用等研究。致力于開發(fā)基于石墨烯材料的電化學(xué)能源轉(zhuǎn)換器件（燃料電池、水制氫電解池等）、光電器件、儲(chǔ)能器件。