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中科院的超级电容新材料能否带飞电动车产业?

2021-09-17 09:01上一篇:【前沿】拼出神经回路:向人脑学习研发神经机器人 |下一篇:没有了

本文摘要:前几天,新华社发表了令电动汽车制造商兴奋的消息。这个消息说,中国科学院上海硅酸盐所的科学家顺利地将高性能超级电容器电极材料氮配合到了规则的介孔石墨烯中。而且,这种材料具有优良的电化学储藏特性,可以用于电动汽车的非常强大的电池。 电池7秒钟可以持续35公斤。据报道,关于研究成果,于月末18日发表在世界一流的学术期刊《science》上。 听起来很得意,但不要再着急了。关于这种新材料和应用,这里有一些事情。也许你必须告诉我。 超级电容器会带我们来吗?

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前几天,新华社发表了令电动汽车制造商兴奋的消息。这个消息说,中国科学院上海硅酸盐所的科学家顺利地将高性能超级电容器电极材料氮配合到了规则的介孔石墨烯中。而且,这种材料具有优良的电化学储藏特性,可以用于电动汽车的非常强大的电池。

电池7秒钟可以持续35公斤。据报道,关于研究成果,于月末18日发表在世界一流的学术期刊《science》上。

听起来很得意,但不要再着急了。关于这种新材料和应用,这里有一些事情。也许你必须告诉我。

超级电容器会带我们来吗? 所谓超级电容器,根据新华网,是介于以往的电容器和电池之间的电化学储能装置。由于具有电力密度低、循环寿命长、安全可靠等特点,现在广泛应用于混合动力电动汽车、大电力输出设备等多个领域。等等,既然这么擅长? 为什么用笔搜索的话,大部分电动汽车主要使用电池呢? 例如特斯拉的锂电池(大部分)和丰田价格的镍氢电池等。

因为超级电容器的能量密度太低了。能量密度低意味着能够满足实际市场需求的容量体积不够大. 据报道,寻找理想的材料,超级电容器兼具低功能、高能量,依然是科学家们希望的方向。根据science的文章,这次研究的新材料在能量密度上可以超过铅酸电池的41wh/kg,同时功能性也不俗,确实是很大的变化。

但是,关于实用性,以特斯拉为例,现在的特斯拉模型使用的是来自松下的18650电池,其能量密度为233wh/kg,但特斯拉模型的重量为900公斤,掐指来看,000公斤以上事实上,现在的超级电容器在电动汽车中作为电池的支配起着辅助作用。而且,秒差只是慢慢充电快速敲击这件事,依然是超级电容器的很多优点,但是如果不能解决能量密度的问题,一切听起来都很幸福。有趣的是,在science的文章中,我们找不到电池在7秒内可以持续35公里的相关数据,也无法知道这个信息来自哪里。

石墨烯? 还是石墨烯这样的碳材料? 新华网文章将上海硅酸盐开发的这种新材料称为氮导入规则介孔石墨烯,实际上,在《science》的文章中,对自己用于石墨烯没有反应,更必要的说明可能是石墨烯介孔氮材料。其实,近年来类似的报道很多,什么样的新一代超级电容器几分钟能跑500公里? 另外,有人开发了一分钟充满的新电池,这样的评价也不少。这个消息? 每次涉及研究,新闻都引起业界相关人员的兴奋,从研发到实际生产的距离有多远? 我知道以前的同学对这次新材料有听说和有点想法。

下要旨是深入了解实验室的性能突破,但工业化还为时尚早,因此,通过向碳基材的超级电容器中导入氮,规则的介孔碳材料具有电化学活性,具有伪容量的工作能力,而且以能量密度铅酸详细说明了该材料的电化学性能、在不同电解液中的工作能力、反应机理等,但在这里也没有编辑。也就是说,在超级电容器领域构建了突破并不滑稽。

但是如果我说想实用化呢? 我这里有几个问题。(1)成本文章中使用的制造工艺1是典型的模板法:使用SiO2模板,CVD用CH4和NH3制造碳氮源,扩大材料,用氢氟酸腐蚀模板得到材料。

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不仅如此,用浓硝酸处理,提高氮含量。你能告诉我这个过程的批量生产材料有多贵吗? 你能告诉我这个过程的批量生产材料有多贵吗? 你能告诉我这个过程的批量生产材料有多贵吗? 最重要的事情说三次。

实质上,SiO2模板生产材料,因此生产率不一定低,模板的制造需要一定的成本。然后CVD制取材料。如果你的材料是按重量而不是面积生产的话,成本一定是喝的节奏。

然后,用剧毒的氢氟酸生锈,看看虽然有危险性但是防水成本有多低。最后有美浓硝酸处理。

嗯,环境评价在一起很辛苦。这个技术在实验室被广泛研究没有问题,不说2020-03-31就实用化了,嗯,当然做梦,作者也说他们用的是更经济的技术,恐怕不需要模板,需要做溶胶凝胶。问题还是,溶胶凝胶对工业来说也不是便宜货,使用CVD真的在你的成本上没有竞争力。

到这里来,很多人说可能不理解,笔者不吃葡萄说葡萄酸,成本问题随着技术的进步可以解决。但我想说的是,关键还是要看你的新技术代替的旧系统是什么。如果原来的技术便宜的话,我有点喜欢你的技术。

但是,如果是代替现有大规模生产的非常便宜的东西(这些各种碳基材料),即使知道你的新产品性能在进步,也要老实地计入经济账目,然后进行研发投资扩大生产,意味着著不是坑口。(2)电极制取工艺本文是切断活性物质和可压缩的石墨烯泡沫(作为集电体),不加入添加剂而制作的极板。

我们发现使用的不是传统的金属集电体。实质上,3D石墨烯泡沫具备相当大的比表面积和适当给出的良好的三维导电网络,使用这种集电体会给材料的性能带来很多附加反应,在这方面中科院金属成不明院士小组参考了很多工作因此,这里的很多问题是,为什么使用石墨烯泡沫而不是传统的集电体来测试这种材料的电性能? 如果使用以往的集电体,测量的性能没有更多的参考价值吗? (3)整体定位我们的记者朋友已经为这种材料拉开差距决定了7秒跑35公里的性,但我们必须真正考虑作者对自己工作的未来发展。关于在超级电容器中的应用,作者意味深长地使用语言,意味着potentially一词可以与电池竞争。

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所以作者也没有说必须和电池短兵相接,做容量领域的哥哥只是现实的事情。最后在与铅酸、镍氢匹敌的评价后,最后谈到锂离子,作者非常客观地使用了perhaps一词。

至少我们可以指出,如果我们想代替锂离子,玩耍性比前几种大得多。因此,作者对这个电容器的定位只是非常明确。(4)科研VS工业的其他几个朋友在这里也说,实验室做的东西工业化经常需要很长时间,有些技术甚至比不上技术路线等因素,总有一天也没有工业化的可能性。

我没有指出科学研究不是最重要的,但实际国家必须大力培养那些能试制化、有产业化前景的技术,所以一切会如何发展,我们等着吧。PS :电池7秒钟跑了35公里。

你觉得这个数字有趣还是七位数好? 换算下来一秒钟跑了五公里。普通的家庭用电动汽车,如果一次跑7~8公里,就用10公里做算术吧。一秒钟0.5度,1kwh=。


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