米乐M6·特斯拉全新石墨烯铝离子电池：成本更低续航更长安全更高

　　。那么，与目前为特斯拉供电的锂离子电池相比，这种新的石墨烯铝离子电池有哪些优势呢？这种新的电池技术将如何塑造特斯拉车辆的未来？今天的文章将探讨这些问题。

　　特斯拉目前的锂离子电池在容量和寿命方面存在局限，加上由于地球上锂的有限性导致的高生产成本，它们还存在自燃或爆炸等安全隐患。因此，研究人员一直在探索替代金属来替代电池中的锂，高性能的铝离子电池有望支持电动汽车的可持续能源。铝是地壳中第三大最丰富的金属，不仅可以轻松回收而不会降低质量，还比锂对环境的影响小得多。根据GMG公司的一项报告，铝的储量是锂的1000倍，价格大约是锂的1/10。

　　研究表明，一个100千克的铝电池组可以容纳50个电池单元，并为车辆提供大约32公里的续航里程。此外，这些新电池中不含锂，简化了供应链并降低了成本。这些电池的阴极是涂有石墨烯的金属箔，而阳极则是简单的铝箔，减少了制造复杂性和费用。

　　在存储容量和充电周期方面，这些新电极设计的铝离子电池在5000次充电循环后仍能保持88%的容量，即使在低温下充电，这些电池在5000次循环后仍能保持其全部容量。铝离子电池的理论能量密度为160瓦时/千克，显著高于锂离子电池的450瓦时/千克。

　　与特斯拉大规模生产的锂电池相比，新的铝石墨烯泡沫电池在容量上高达40倍。特斯拉的新铝离子技术的能量密度是标准锂离子电池的五倍，潜在的能量存储量达到1000瓦时/千克，这意味着更大的能量存储，提升了电动汽车的效率。此外，这些电池预计可以使用长达200年，消除了车辆使用寿命内更换电池的顾虑。通过使用纳米技术，有可能创建一种具有纳米结构的阳极，使氧气能够通过，同时阻止二氧化碳，有效防止电极碳化，延长电池寿命。

　　特斯拉的铝离子电池配有石墨烯，能提供98%的能量转换效率，意味着几乎所有的充电能量都被利用而没有浪费。优越的能量效率使电动汽车对消费者更具吸引力，不仅性能更高，还更加可持续。这些铝离子电池的快速充电速度和高耐久性确实是颠覆性的。它们可以承受多达10000次完整的充放电循环，相当于超过200万英里（约320万公里）的使用寿命。通过适当的管理和避免0%至100%的完全充电，其寿命可能延长到大约15000次循环。这意味着用户可以在不需要更换电池的情况下长时间享受他们的电动汽车，此外，这些电池可以在大约15分钟内完全充电，充电速度比锂离子电池快20到60倍，大大减少了停机时间。

　　此外，新的电池技术支持车对电网（V2G）连接，使电动汽车能够作为移动电源存储多余能量，并在需要时将其反馈到电网，稳定电网并最大限度地利用可再生能源。这一功能对于在夜间或太阳能生产低下的时期平衡能源需求特别有益。

　　石墨烯技术的进步也值得注意。石墨烯电池的能量密度高达5000瓦时/千克，并且可以在大约15分钟内充满电。它们的预期寿命高达25年或20000次充放电循环，为可再生能源系统提供长期稳定性和耐久性。石墨烯电池能够在短至5秒内快速充电，完全充电大约需要15分钟。当前的锂离子电池与石墨烯基电池之间的差异显著。石墨烯经常被称为21世纪的奇迹材料，具有令人印象深刻的特性。

　　它比铜导电性更好，对气体不可渗透，比钢强200倍，重量轻6倍，几乎透明。通过在其表面添加化学成分可以改变其特性，开启广泛的潜在应用，尽管许多应用尚未商业化。在锂离子电池中，石墨烯的高生产率可以提高能量密度并加速化学反应，产生更大的功率输出和更快的充电速度，并减少热量生成。其机械性能可以增强电极材料的稳定性。

　　石墨烯是一层碳原子，具有2730平方米/克的相对表面积，能够在长时间循环中储存优异的电荷而不会退化。其键合力比钢的拉伸强度高出四倍多，同时保持超透明、柔性和出色的导电性和导热性。这些特性使石墨烯成为不仅适用于电池，还适用于超级电容器的理想候选材料。然而，石墨烯超级电容器虽然可以在几分钟内充电，但储存的能量不如电池多。

　　为了克服这一限制，科学家们一直在探索将超级电容器和电池结合的混合储能系统。与石墨烯制造集团合作，昆士兰大学的研究人员开发了一种使用石墨烯和铝作为电极材料的混合电池原型，被称为铝石墨烯电池，能量密度为150到160瓦时/千克，可以在1到5分钟内快速充电。

　　石墨烯电池的安全性和环保性使其成为未来电动汽车的首选。与含有重金属和有害化学品的传统锂离子电池不同，石墨烯电池将火灾和爆炸风险降到最低，同时减少对环境的影响。这种安全性增强源于其成分，主要使用铝和碳，使其高度可回收，并且对人类和地球更安全。相比之下，锂离子电池的一个持续问题是其固有的安全风险，这些电池中的液体电解质高度易燃，电池外壳的任何损坏都可能导致短路，导致火灾或爆炸。

　　例如，2016年，全球多起智能手机爆炸事件导致用户一度烧伤。虽然锂离子电池中广泛采用了冷却系统，但这些系统占用了宝贵的空间，原本可以用于储能。尽管如此，锂离子电池的回收也面临挑战，大多数部件不具生物兼容性，使得回收过程成本高昂且复杂。

　　新型铝离子电池的主要挑战是其电压，仅为商业锂离子电池的一半。铝离子电池的电压通常在2.65伏左右，而商业锂离子电池一般在4伏左右。这种显著的电压差异是铝离子电池相对于锂离子电池的主要挑战之一。

　　另一个主要挑战在于充电基础设施。虽然手机可以快速充电而不对电网造成压力，但目前的电动汽车不能。特斯拉的超级充电站能够以高达250千瓦的速率提供电量，相当于在大约15分钟内提供60千瓦时的电量。要实现更快的充电，比如快10倍，你需要一个立即传输2.5兆瓦的充电电缆。即使充电站有快速的现场能量存储，以较慢的速度从电网涓流充电，仍然需要一根从电箱到车辆的粗大电缆来快速传输电子。

　　几家公司在石墨烯基铝离子电池领域取得了重大进展，旨在挑战特斯拉的进步。布里斯班的石墨烯制造集团（GMG）处于前沿，开发出具有潜在能量密度为900瓦时/千克的铝离子石墨烯电池，是目前锂离子电池的四倍。这些电池不仅充电速度提高了60倍，还拥有超过3000次循环寿命。GMG声称他们的铝离子石墨烯电池能够比传统锂离子电池快70倍的速度充电，同时保持三倍的能量容量，值得注意的是，他们的电池已经充电超过2000次而没有性能损失。

　　与此同时，纳米科技能源公司在为便携电子设备和电动汽车开发石墨烯增强电池方面也取得了显著进展，该公司吸引了大量投资，的富邦金融控股公司投资了6400万美元。

　　石墨烯和铝离子电池是否真的能超越锂离子电池，彻底改变电池技术？请在评论区分享你的看法，关注我了解电动汽车最新动态。