隨著環(huán)境污染所帶給人們的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，如何使用新能源來(lái)緩解。甚至是治理環(huán)境，已經(jīng)成為了大家的一種共識(shí)，而新能源的開(kāi)發(fā)與利用是離不開(kāi)不了對(duì)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)投入的，比如人們對(duì)新能源汽車的需求，決定了人們必須對(duì)新能源電池技術(shù)進(jìn)行大量的投入已獲得一些難題的波，這包括充電時(shí)間長(zhǎng)、續(xù)航里程短等等問(wèn)題。

近日，浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系高超團(tuán)隊(duì)研制出的新型鋁-石墨烯電池。這種電池可以在零下40攝氏度到120攝氏度的環(huán)境中工作，可謂既耐高溫，又抗嚴(yán)寒。在零下30攝氏度的環(huán)境中，這種新型電池能實(shí)現(xiàn)1000次充放電性能不減，而在100攝氏度的環(huán)境中，它能實(shí)現(xiàn)4.5萬(wàn)次穩(wěn)定循環(huán)。這種新型電池是柔性的，將它彎折一萬(wàn)次后，容量完全保持；而且，即使電芯暴露于火焰中也不會(huì)起火或爆炸。

新能源汽車最核心的電池技術(shù)。目前，市場(chǎng)上主流的鋰電池，主要是傳統(tǒng)鈷酸鋰電池，就算是特斯拉用的三元鋰電池，其實(shí)也是含鈷的。但你可能不知道，鈷這個(gè)元素全球已探明的鈷礦儲(chǔ)量?jī)H為700多萬(wàn)噸，而剛果(金)、澳大利亞和古巴這3個(gè)國(guó)家的儲(chǔ)量就占到了全球總儲(chǔ)量的70%。這其中剛果(金)就占了一半，所以每次這個(gè)國(guó)家發(fā)生什么社會(huì)不穩(wěn)定的事件，鈷價(jià)就會(huì)大幅上漲。

智能手機(jī)流行那么多年了，相信關(guān)于手機(jī)電池一直都是大家的一個(gè)痛點(diǎn)，基本手機(jī)剛買來(lái)時(shí)還能保持充滿電用一整天或者輕度使用兩天，可用不了半年，手機(jī)就開(kāi)始有電池?fù)p耗，很難使用一天以上了，而用到了一年以上的手機(jī)，相信80%以上的手機(jī)甚至都用不了一整天了吧。

自十多年前智能手機(jī)誕生以來(lái)，多年的發(fā)展讓手機(jī)的各方面配置都已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍。細(xì)數(shù)手機(jī)的屏幕、性能乃至解鎖工藝等許多方面，手機(jī)已經(jīng)成為了現(xiàn)代科技集成度最高的一件電子工藝產(chǎn)品，但是多年過(guò)去，最令人們關(guān)心的手機(jī)續(xù)航問(wèn)題卻一直難以得到突破。目前市面上的主流機(jī)型電池基本都沒(méi)有超過(guò)5000毫安的容量，而大多數(shù)關(guān)于續(xù)航的研究都集中在手機(jī)的開(kāi)源上，也就是現(xiàn)在的快充技術(shù)，不過(guò)這種工藝也難以實(shí)現(xiàn)手機(jī)續(xù)航的提升。

石墨烯材料由于其極佳的物理化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、傳感、儲(chǔ)能材料以及生物醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域。開(kāi)發(fā)綠色、高效、低成本的新方法，使石墨烯更好地分散在水溶液或其他低沸點(diǎn)有機(jī)溶液中，是石墨烯材料領(lǐng)域的重要研究課題。我國(guó)作為石墨烯研發(fā)的大國(guó)，近期石墨烯行業(yè)又有那些科技動(dòng)態(tài)發(fā)生呢?

雖然鋰離子電池為當(dāng)今儲(chǔ)能主力，但目前仍有許多研究團(tuán)體與廠商試圖找出比鋰電池更穩(wěn)定與有效的儲(chǔ)能技術(shù)，美國(guó)能源部國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）近日便成功研發(fā)出鎂固態(tài)電池，且該電池原型能量密度與材料成本皆比鋰離子電池佳。

想象這樣一些場(chǎng)景：未來(lái)，無(wú)論是窗戶和墻壁，還是手機(jī)和筆記本電腦，太陽(yáng)能電池?zé)o處不在。麻省理工學(xué)院（MIT）電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授孔靜（音譯），近日利用石墨烯研發(fā)的可彎曲透明太陽(yáng)能電池，就讓這一夢(mèng)想中的場(chǎng)景離現(xiàn)實(shí)更近了一步。這種太陽(yáng)能電池?zé)o需單獨(dú)安裝，可集成到手機(jī)和電腦屏幕內(nèi)，有望大幅降低這些電子產(chǎn)品的制造成本。

石墨烯技術(shù)是現(xiàn)在最被關(guān)注的，基于石墨烯技術(shù)，我們的科技將會(huì)更進(jìn)一步，具體到數(shù)碼產(chǎn)品也會(huì)擁有更高的運(yùn)算速度，更長(zhǎng)的續(xù)航。最近世界首款石墨烯基鋰電池在京發(fā)布。

能源和環(huán)境問(wèn)題是目前人類亟需解決的兩大問(wèn)題。在化石能源日漸枯竭、環(huán)境污染日益嚴(yán)重、全球氣候變暖的今天，尋求替代傳統(tǒng)化石能源的可再生綠色能源、謀求人與環(huán)境的和諧顯得尤為迫切。新型的可再生能源，譬如風(fēng)能和太陽(yáng)能等的利用，電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)車的逐步市場(chǎng)化，各種便攜式用電裝置的快速發(fā)展，均需要高效、實(shí)用、“綠色”(零污染、低污染)的能量?jī)?chǔ)運(yùn)體系。

中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院石墨烯及應(yīng)用研究中心燕紹九博士披露，經(jīng)過(guò)5年的不懈研究，中國(guó)航發(fā)航材院石墨烯儲(chǔ)能材料研發(fā)團(tuán)隊(duì)已成功研制出具有快速充電、長(zhǎng)壽命、低發(fā)熱的新型石墨烯鋰離子電池，該產(chǎn)品目前已實(shí)現(xiàn)了批量制備，即將走向市場(chǎng)應(yīng)用。

近日，英國(guó)華威大學(xué)WMG展示了他們的最新研究——用硅取代石墨陽(yáng)極材料，并通過(guò)石墨烯強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這種新方法不僅能夠?qū)囯姵氐氖褂脡勖娱L(zhǎng)一倍以上，同時(shí)還能增加鋰離子電池的容量。

自從特朗普把“美國(guó)優(yōu)先”樹(shù)立為美國(guó)政府制定政策的標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，美國(guó)的各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門都應(yīng)景地涌現(xiàn)出“使美國(guó)再次偉大”的方案和計(jì)劃來(lái)，其中自然少不了電子行業(yè)。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）作為美國(guó)軍用技術(shù)研究主要管理部門適時(shí)地啟動(dòng)了電子復(fù)興計(jì)劃。

集流體是可充電鋰離子電池（LIBs）的重要組成部分，它是內(nèi)外電路的橋梁。盡管正負(fù)極電極材料千變?nèi)f化，Al箔和Cu箔由于具有高導(dǎo)電性，適當(dāng)電化學(xué)穩(wěn)定性和低成本等優(yōu)點(diǎn)，在LIBs中依然分別是最受歡迎的正極和負(fù)極集流體。然而，Al箔在長(zhǎng)期的循環(huán)過(guò)程中，易受到局部電化學(xué)陽(yáng)極腐蝕，造成電阻增加、短路和寄生副反應(yīng)等。

為了滿足日益增長(zhǎng)的對(duì)電子產(chǎn)品小型化、多樣性和可變性的需求,柔性可穿戴的便攜式電子產(chǎn)品成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。近年來(lái),可卷繞式顯示屏的問(wèn)世及電子襯衫和卷屏手機(jī)等柔性電子產(chǎn)品概念的提出，引發(fā)了科研工作者對(duì)柔性電子技術(shù)的研究熱潮。柔性電子技術(shù)即將帶來(lái)新一輪電子技術(shù)革命,并將對(duì)社會(huì)生活方式及習(xí)慣產(chǎn)生革命性影響。柔性電化學(xué)儲(chǔ)能材料不僅需要承受電池、電容器材料自身在電化學(xué)過(guò)程中引起的體積變化,同時(shí)還需要器件在機(jī)械變形條件下也能夠正常工作。

石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”，甚至被譽(yù)為“徹底改變21世紀(jì)的黑科技”，圍繞著石墨烯的研究一直在進(jìn)行著，尤其是在能源電池方面的研究。尤其是對(duì)智能手機(jī)續(xù)航以及新能源電動(dòng)汽車的興起，更是加快了石墨烯在該方面的應(yīng)用。

手機(jī)、筆記本電腦等電子消費(fèi)品如何更輕更薄，電動(dòng)汽車如何在有限的車體空間內(nèi)擁有更長(zhǎng)續(xù)航里程的電量……隨著人們對(duì)儲(chǔ)能需求的日趨旺盛，對(duì)二次電池的性能也提出了越來(lái)越高的要求。納米技術(shù)可以使電池“更輕”、“更快”，但由于納米材料較低的密度，“更小”成為橫亙?cè)趦?chǔ)能領(lǐng)域科研工作者面前的一道難題。

近年來(lái)，純電動(dòng)汽車的快充技術(shù)不斷發(fā)展，“1個(gè)小時(shí)充滿80%的電量”“30分鐘充滿80%電量”“20分鐘充滿80%電量”……未來(lái)的3~5年，純電動(dòng)汽車只要充電5分鐘就能充滿80%電量，大約能行駛300公里。

石墨烯電池正在積極研究各種商業(yè)應(yīng)用。在傳統(tǒng)的金屬離子電池上開(kāi)發(fā)石墨烯電池時(shí)，性能和生命周期的改善是非常值得的。真正的石墨烯電池的突破來(lái)自于鋰-硫電池陰極的石墨烯-鋰-鋰混合化學(xué)反應(yīng)。這種技術(shù)將需要多年的商業(yè)化和深入研究。更先進(jìn)的石墨烯電池技術(shù)將需要大量的研發(fā)支出，并需要很多年才能商業(yè)化。

電動(dòng)汽車在國(guó)家政策的推動(dòng)下開(kāi)始加速發(fā)展，而對(duì)于剛剛接觸純電動(dòng)汽車的消費(fèi)者而言，最為關(guān)心的還是充電時(shí)間和續(xù)航里程的問(wèn)題。但在目前的技術(shù)水平下，充電時(shí)間與續(xù)航里程往往難以兼得，因此在動(dòng)力電池的發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)了兩種不同的性能取向，一種更加專注于增加增加動(dòng)力電池的能量密度，從而增加續(xù)航里程；而另一種則更加專注于改善動(dòng)力電池的充電性能，以縮短電動(dòng)汽車的充電時(shí)間。