新能源汽车领域的石墨烯储能技术展望

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  OFweek新能源汽车网讯 能源和环境问题是目前人类急需解决的两大难题,在传统能源日渐枯竭、环境污染日益严重的当今世界,寻求替代传统能源的新能源、谋求能源与环境的和谐发展显得极为迫切。高功率密度、高能量密度是未来新能源是否可以真正替代传统能源体系的重要指标,新型的能源体系,特别是动力电池和超级电容器是目前最重要的车辆清洁储能装置,其核心是性能优异的储能材料。

  现今新能源汽车车辆正处于铅酸电池和传统锂电池发展均遇瓶颈的攻坚阶段,各种碳质材料,特别是石墨烯材料,由于其特殊的层状结构和超大的比表面积等,其各种形态如图所示,成为重要的储能材料和储能体系的电极材料。

  该材料在储能领域有极为诱人的应用前景,将是新能源车辆锂电池、超级电容器乃至燃料电池(石墨烯复合材料催化剂等)研发的主力军。展望未来非均衡状态下石墨烯储能材料微尺度性能储能技术,将采用DFTEM等技术对大电流/大热量下石墨烯边缘微观区域进行应力释放测试,测得微区应变场/应力场,对比后验证并修正实验模型。观察微尺度石墨烯应力变化与微结构形貌、微缺陷分布、边缘界面等关系,对微结构及边缘界面微尺度缺陷,甚至原子排列情况进行观测,并通过模拟分析完善、发展、修正DFTEM等技术储能非均衡状态下微尺度性能,提出实时加载、样品制备、观测分析的具体手段,分析位错/空位/褶皱/空洞的动态演化效应。

  石墨烯材料源于对碳材料微尺度效应的研究,至今许多思想(如第一性原理、位错动力学等)和实验手段(如TEM、AFM等)仍在研究中发挥重要作用。但非均衡状态快速充电下微尺度耦合缺陷、微结构测试技术等,无论在储能理论,还是在测试手段上都存在许多至今尚未解决的问题。石墨烯储能材料的微尺度研究,对揭示其物理与化学耦合效应、提高微尺度储能技术与推动新能源汽车车辆石墨烯储能设备发展均具有科学价值和重要意义。

新能源汽车领域的石墨烯储能技术展望

各种石墨烯微观形态

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