未来的特斯拉汽车将会使用石墨烯电池吗？

随着电动汽车的市场份额不断增长，新的电池技术正在被应用，以提高它们的范围和效率。石墨烯电池是一种可以应用于电动汽车的新技术。

电动汽车最大的问题之一是电动汽车使用的电池又大又重。这些电池需要很长时间才能充电，而且很快就会耗尽。为了解决这个问题，许多人都在寻找石墨烯电池作为解决方案。就在去年，苏塞克斯大学的一名学生工程师设计了一种新的石墨烯电池，它有可能彻底改变电动汽车的面貌。石墨烯电池可以通过许多不同的方式改进现有的电池技术，比如增加电池寿命和性能。

石墨烯是什么?

由于石墨烯的结构，石墨烯电池可以提供比传统电池更好的性能。石墨烯是由碳原子紧紧地结合在一个蜂巢式结构中。石墨烯结构非常薄，本质上是二维的。

石墨烯是热能和电能的优秀导体。石墨烯在化学上是惰性的，它的表面积很大，但仍然很灵活，而且非常轻。石墨烯通常被认为是可持续的和环境友好的，有许多不同的可能的应用。

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电子通常有一个小的有效质量，当它们穿过固体结构时，它们会限制它们的运动。这是它们与周围所有其他粒子相互作用的结果。因为单片石墨烯是二维的它没有与其他粒子的相互作用，所以石墨烯中的电子就好像没有质量一样。它们可以在太空中快速移动，几乎以光速飞行。

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这种独特的行为使石墨烯具有如此令人印象深刻的导电性能，能够比铜的性能好近35%。通过石墨烯的电子传输也比通过硅好1000倍，这就解释了为什么基于石墨烯晶体管的计算机有可能比目前的硅基计算机快几千倍。这也是石墨烯在任何时候都保持最低导电性的原因。

电池应用石墨烯

在电池应用方面，当与石墨烯结合使用时，常规电池的性能会得到显著提高。石墨烯电池非常适合缩短充电时间和高容量能量储存。电池或电池电极材料中的碳含量与电池寿命呈负相关，但石墨烯可以提高导电率，而不需要在普通电池中使用相同数量的碳。

石墨烯可以改善电池的各个方面，如能量密度和结构。传统的锂离子电池可以通过结合石墨烯和电池来提高。电池的阳极可以加入石墨烯，这样就可以利用材料的导电性来优化电池的性能。

混合材料也可以增强电池。石墨烯和钒氧化物可以结合在一起，为锂离子阴极提供快速充电和放电能力。混合材料还可以提高充电周期的耐用性和导电性。氧化钒的导电性很差，但通过使用石墨烯作为氧化物可以附着的骨架，它创造了一种混合动力，既能提高导电性，又能提高导电性。

锂离子电池也可以用石墨烯进行改进。磷酸铁锂（LFP）电池的总功率密度比其他锂离子电池要高，但它们的能量密度也更低。石墨烯可以用来增强LFP的阴极，使电池的重量更轻，存储容量更大，而且充电速度比普通的LFP电池快得多。

石墨烯电池和超级电容的结合使用可以极大地提高电动汽车的效率和行驶里程，电动汽车公司已经投资于为他们的汽车开发石墨烯电池。

电动汽车中的石墨烯电池

石墨烯电池的新进展导致了一种电池的产生，这种电池的性能超过了目前使用的任何锂离子电池的性能。西班牙电池公司Graphenano去年推出了一种石墨聚合物电池，可以让电动汽车在一次充电中行驶800公里，即497英里。理论上，电池也可以在几分钟内充电。由于石墨烯的构造，电池的充电和放电速度比普通锂离子电池快33倍。

由HenrikFisker运营的Fisker公司，可能是特斯拉电动汽车成功的最重要的竞争对手，最初计划在其新电动汽车——菲斯克情绪中使用石墨烯电池。然而，该计划随后被放弃，转而支持锂离子电池。尽管该公司决定将石墨烯电池用于电动汽车，但菲斯克表示，该公司对固态石墨烯电池电池的研究将继续下去。

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如果菲斯克决定在他们的汽车中使用石墨烯电池，他们很可能是第一家这样做的公司。尽管如此，与特斯拉在其他公司追求电动汽车技术进步的同时，却不像特斯拉那样坐在场边观望。如果石墨烯电池成为一种变革性技术，特斯拉将在一定程度上追求其用途，这是件好事。

与此同时，对石墨烯电池的研究仍在继续，超级电容器的工作也可以利用石墨烯，并可能在不久的将来使传统电池过时。超级电容器由三层组成。它有两层石墨烯，中间层是一层电解质。超级电容薄膜非常薄，但非常坚固和稳定，它可以在很短的时间内释放出令人印象深刻的能量，这是必要的，因为电动汽车需要额外的能量来快速的加速。

全球市场观察最近的一项市场分析表明，到2023年，石墨烯电池的市场将扩大到约97亿美元。随着石墨烯电池技术变得越来越便宜，效率更高，在不久的将来，在电动汽车上看到它们也就不足为奇了。