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据英国《金融时报》报道，剑桥大学在电化学领域的一项突破，或将催生可充电的超级电池。这种电池在给定空间内存储的能量是目前最好电池的五倍，可大大拓展电动汽车的续航里程，并可能大幅改观电力存储的经济效益。
化学教授克莱尔格雷和她的团队攻克了锂空气电池开发中的技术难关。理论上说，只有这种电池能让电动汽车在不必携带巨大而笨重的电池组的情况下，拥有可媲美汽油车及柴油车的续航里程。
如果能把该技术从实验室的演示品转变为商品，将令汽车只充一次电就能从伦敦驶到爱丁堡（约合648公里），所用电池的成本和重量却只有今日电动汽车所用锂离子电池的五分之一。
和目前的可充电电池中盛行的锂离子技术相比，锂空气电池理论上拥有巨大的优势——其能量密度可能要高10倍——以至于全球的研究人员都在开展锂空气电池的研究。
发表在《科学》期刊上的一篇研究论文显示，剑桥的这个团队攻克了这种技术中的部分实际问题——尤其是化学上的不稳定问题。在此之前，由于这种化学上的不稳定，锂空气电池会显示出性能迅速衰退的现象。
锂空气电池的基本化学原理十分简单。这种电池通过锂和氧结合成过氧化锂实现放电，再通过施加电流逆转这一过程而完成充电。而如何可靠地令上述反应在许多周期内反复发生，则是该技术面临的挑战。
剑桥的科学家对相关化学过程做了调整，以提高其可控性。比如，他们将过氧化锂转变为更易处理的氢氧化锂，还向系统中添加了碘化锂，并用石墨烯制作了渗透性极好的“蓬松”电极。所谓石墨烯，是12年前曼彻斯特大学发现的一种碳的同素异形体。
研究人员表示，剑桥实验室中展示的电池系统效率达90%，可充电2000次。不过他们表示，可能至少还需10年的工作，才能将该电池变为可用于汽车和电网蓄电的商业电池。电网蓄电装置用于存储太阳能和风能发电站间歇发出的电力，以便在需要的时候使用。
什么是超级电池
超级电池是美国科学家研制的一种新型电池，它们被称为微型石墨烯超级电容，其充电和放电速度比普通电池快1000倍。
超级电池采用单原子厚度的碳层构成，这项技术能够在最短时间内对手机和汽车快速充电，能够很容易制造并整合成为器件，未来有望制造更小的手机。
为了研制这种微型超级电池，研究人员使用二维石墨烯层，在第三维立体层面其厚度仅有单个原子。由于制造微型超级电容的传统方法涉及到密集型光刻技术，被证实很难制造成本低廉的器件，因此在商业应用领域受限。
石墨烯技术的应用至今仍处于初级阶段，尤其是能让电池体积和重量大幅缩小的单层石墨烯材料，成品率低，生产成本高，成为石墨烯电池难以产业化的重要成因。因而，通过进一步创新，完善技术工艺，降低生产成本，是今后石墨烯电池发展的关键。目前，我国在石墨烯研发及应用上走在世界前列，已有多款石墨烯电池和石墨烯锂硫电池取得了突破性进展。
当然，全球在电池领域的研发不仅限于石墨烯，日本就在研发利用镁生产性能更高、成本更低的蓄电池；瑞典正在研究利用碳纤维来提高锂电池的性能。但这些新技术要真正实用化，甚至形成巨大的产业，还需要经过市场的洗礼。
总之，寻找超级电池的过程，是科技创新的过程，也是产业结构优化的过程。以石墨烯为代表的超级电池实现突破之日，将是包括电动车、手机、电脑等一切靠电力驱动设备变革之时，对多个行业将具有颠覆性意义，必将为人类生活翻开新的一页。
石墨烯简介：
石墨烯（Graphene）墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克可以承受一只一千克的猫。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。
文章转载自《凤凰资讯》、英国《金融时报》
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