石墨烯專(zhuān)題深度報(bào)告:改變未來(lái)的關(guān)鍵材料

作者: 2014年05月23日 來(lái)源: 瀏覽量:
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作者:國(guó)海證券周成娟(i投資會(huì)員) 投資要點(diǎn): 超級(jí)材料石墨烯:?jiǎn)翁荚雍穸荣x予其無(wú)以倫比的獨(dú)特性能 石墨烯是由碳原子組成的六角型呈蜂巢晶格材料,只有一個(gè)碳原子厚度。它發(fā)現(xiàn)于2004年,并獲2010年諾貝爾物理

作者:國(guó)海證券 周成娟(i投資會(huì)員)

投資要點(diǎn):

超級(jí)材料石墨烯:?jiǎn)翁荚雍穸荣x予其無(wú)以倫比的獨(dú)特性能

 

石墨烯是由碳原子組成的六角型呈蜂巢晶格材料,只有一個(gè)碳原子厚度。它發(fā)現(xiàn)于2004 年,并獲2010 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯的單原子納米結(jié)構(gòu)賦予它許多無(wú)以倫比的獨(dú)特性能,它是迄今發(fā)現(xiàn)的厚度最薄、強(qiáng)度卻最高、結(jié)構(gòu)最致密的材料,并擁有電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等卓越性能,激發(fā)了全球范圍內(nèi)的石墨烯研發(fā)熱潮。它或?qū)⒊蔀楦咚倬w管、高靈敏傳感器、激光器、觸摸屏以及生物醫(yī)藥器材等多種器件的核心材料。

 

石墨烯:改變未來(lái)生活的關(guān)鍵材料

 

近乎完美的性能,廣泛而廉價(jià)的原材料來(lái)源,石墨烯勢(shì)必將帶來(lái)未來(lái)人類(lèi)智能生活的巨大革新。建議關(guān)注目前開(kāi)發(fā)石墨烯方向較為清晰明朗的幾大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

電子材料領(lǐng)域:

(1)柔性屏幕、可穿戴設(shè)備、太陽(yáng)能充電:作為透明導(dǎo)電材料,石墨烯兼具高導(dǎo)電性和高透明性、高韌性(拉伸20%仍不斷裂),石墨烯能夠用于制作柔性電極,以及生產(chǎn)應(yīng)用于觸摸面板、OLED 面板、太陽(yáng)能電池的透明導(dǎo)電膜。

(2)作為電極材料,石墨烯是絕佳的負(fù)極材料,其理論比容量是740~780mAh/g,約為傳統(tǒng)石墨材料的2 倍多,將在鋰電池負(fù)極材料和超級(jí)電容器負(fù)極材料市場(chǎng)占據(jù)重要地位

(3)作為替代硅的芯片材料,由于石墨烯電阻率極低,電子遷移的速度極快(單層石墨烯中的電子與空穴的載流子遷移率有望在室溫下達(dá)到硅的100 倍即20 萬(wàn)cm2/Vs,這一數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以往被認(rèn)為載流子遷移率最大的7.7 萬(wàn)cm2/Vs 的銻化銦)因此被期待可用來(lái)替代硅,成為更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管

散熱材料領(lǐng)域:由于石墨烯的導(dǎo)熱率(5300W/m•k)是常用散熱材料銅的近14 倍,石墨的3.5 倍。石墨烯有希望取代石墨,解決智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)的散熱瓶頸,加速其整體性能的提高。

環(huán)保監(jiān)測(cè)領(lǐng)域:功能化的石墨烯以及石墨烯的復(fù)合材料在污染物吸附、過(guò)濾等方面展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。

生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域:科學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨烯在細(xì)胞成像、干細(xì)胞工程、藥物投遞、腫瘤治療等生物納米技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

 

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程日新月異,實(shí)力不容小覷。石墨烯從被發(fā)現(xiàn)到獲得諾貝爾獎(jiǎng)只用了短短六年的時(shí)間,由它開(kāi)啟的研究領(lǐng)域呈現(xiàn)了井噴的勢(shì)頭,幾乎每個(gè)月都有新興的研究方向被開(kāi)辟出來(lái)。2013 年1 月,歐盟委員會(huì)將石墨烯列為“未來(lái)新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”之一,十年內(nèi)提供10億歐元資助,將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度。IBM、蘋(píng)果、三星等巨頭都分別成立了石墨烯專(zhuān)題組,將其作為未來(lái)產(chǎn)品柔性化、智能化的核心研發(fā)材料。

 

石墨烯A 股投資標(biāo)的詳解:建議關(guān)注金路集團(tuán)(000510.SZ)、力合股份(000532.SZ)。 

 

風(fēng)險(xiǎn)提示:石墨烯材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不達(dá)預(yù)期風(fēng)險(xiǎn),相關(guān)上市公司研究成果不達(dá)預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)。 

 

1、石墨烯:近乎完美的材料

1.1、初識(shí)石墨烯

石墨烯是一種由碳原子組成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個(gè)碳原子厚度。石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu),無(wú)法單獨(dú)穩(wěn)定存在,直至2004 年,英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯,而證實(shí)它可以單獨(dú)存在,兩人也因“在二維石墨烯材料的開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”為由,共同獲得2010 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

圖:電子顯微鏡下的石墨烯結(jié)構(gòu)

 

石墨烯具有卓越而獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、化學(xué)性能,因此在諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出寬廣的應(yīng)用前景。誘人的應(yīng)用前景,使得旨在應(yīng)用石墨烯的研發(fā)機(jī)會(huì)也在全球范圍內(nèi)急劇增加。石墨烯或?qū)⒊蔀榭蓪?shí)現(xiàn)高速晶體管、高靈敏度傳感器、激光器、觸摸面板、蓄電池及高效太陽(yáng)能電池等多種新一代器件的核心材料。

 

1.2、無(wú)與倫比的優(yōu)點(diǎn)

圖:?jiǎn)卧映叽缳x予“神奇材料”石墨烯無(wú)以倫比的性能特點(diǎn)

 

石墨烯具備各神奇性能,想象空間巨大。因?yàn)樗碾娮杪蕵O低,電子遷移的速度極快,因此被期待可用來(lái)發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。其高透明性和高導(dǎo)電性,使其也適合用來(lái)制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽(yáng)能電池。石墨烯還可耐受1 億~2 億A/cm2 的電流密度,是銅耐受量的100 倍左右,傳熱率與金剛石相當(dāng),加之其薄片形狀,所以石墨烯作為劃時(shí)代的散熱材料也是備受期待的。

 

1.3、石墨烯將在未來(lái)各個(gè)領(lǐng)域大放異彩 

石墨烯應(yīng)用尺寸從原子尺寸擴(kuò)大到宇宙。許多研究機(jī)構(gòu)及廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)始以具備多項(xiàng)穿透特性的單層石墨烯為對(duì)象,研發(fā)新一代器件的實(shí)用化。石墨烯用途分為特殊尺寸用途,電子器件用途和構(gòu)造體用途,其部分用途與CNT 重疊。

圖:石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域

 

圖:石墨烯技術(shù)可適用的領(lǐng)域

 

石墨烯在多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。石墨烯應(yīng)用的主要開(kāi)發(fā)對(duì)象之一是利用石墨烯的高載流子遷移率及高遷移速度制作的THz 頻率的晶體管。理論上估計(jì)其工作頻率可達(dá)到10THz,石墨烯可替代晶硅應(yīng)用在將芯片領(lǐng)域,將芯片速度提高到 THz 級(jí)別。由于其高導(dǎo)電性、高透明性的特質(zhì),石墨烯在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域也讓科研人員有所期待。

 

1.4、各國(guó)積極布局石墨烯研究

圖:主要國(guó)家、地區(qū)石墨烯主要研究進(jìn)展

 

目前主要國(guó)家和地區(qū)將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度。2011 年英國(guó)將石墨烯確定為今后重點(diǎn)發(fā)展的四項(xiàng)新興技術(shù)之一,英國(guó)石墨烯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室將于2015 年建成。2013 年,韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部宣布,將整合韓國(guó)國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)力量推進(jìn)石墨烯商業(yè)化發(fā)展,在國(guó)內(nèi)形成石墨烯聯(lián)盟。2013 年1 月,歐盟委員會(huì)將石墨烯列為“未來(lái)新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”之一,十年提供10億歐元資助,將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度。

圖:石墨烯全球?qū)@暾?qǐng)分布

 

各國(guó)目前都在積極進(jìn)行石墨烯的研究和專(zhuān)利布局。根據(jù)CNIPR 數(shù)據(jù)顯示,目前各國(guó)都在積極進(jìn)行石墨烯應(yīng)用的相關(guān)研究和專(zhuān)利布局。從2004 年開(kāi)始,截止到2012 年6 月,全球范圍內(nèi),該領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)已經(jīng)超過(guò)5000 件,其中美國(guó)、中國(guó)、日本專(zhuān)利申請(qǐng)均接近或超過(guò)1000 件,美國(guó)更是超過(guò)2000 件。中國(guó)相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)僅次于的美國(guó),但與其他國(guó)家差距并不是很明顯。

 

2、石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景

圖:石墨烯材料按應(yīng)用形式分類(lèi)

 

可在產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用的石墨烯材料主要分為兩類(lèi),一類(lèi)是石墨烯薄膜,另一類(lèi)是石墨烯微片。石墨烯薄膜是由單層或多層石墨烯構(gòu)成的薄膜,又細(xì)分為單晶薄膜和多晶薄膜。其中,單晶薄膜可用于制造集成電路,但距離產(chǎn)業(yè)化的距離還很遙遠(yuǎn)。多晶薄膜則有望在5~10 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,可替代ITO 玻璃用于制造觸摸屏(特別是柔性電子產(chǎn)品)和其他需要透明導(dǎo)電材料的應(yīng)用領(lǐng)域。石墨烯的另一個(gè)類(lèi)別——石墨烯微片是由多層石墨烯(10 層以下)構(gòu)成的微片,也可以細(xì)分為兩類(lèi),一類(lèi)是功能化的石墨烯微片,由于擁有含氧基團(tuán),可以應(yīng)用在藥物、檢測(cè)和催化劑等特殊領(lǐng)域。另一類(lèi)是較為純粹的石墨烯微片,可用于導(dǎo)電和導(dǎo)熱等多個(gè)領(lǐng)域。

 

2.1、電子材料領(lǐng)域

2.1.1、透明導(dǎo)電材料:實(shí)現(xiàn)柔性電極、可穿戴設(shè)備、高效太陽(yáng)能電池等技術(shù)的關(guān)鍵

石墨烯的高導(dǎo)電性、高透明性、高韌性,使其能夠用于制作柔性電極,以及用作觸摸面板、電子紙、OLED面板以及太陽(yáng)能電池等的透明導(dǎo)電膜。

圖:石墨烯性質(zhì)優(yōu)于ITO

 

高導(dǎo)電性、高透明性讓其可取代ITO。石墨烯具備較高的載流子遷移率且厚度較薄。一般來(lái)說(shuō),高透明性與高導(dǎo)電性是互為相反的性質(zhì)。從這一點(diǎn)來(lái)看,ITO 正好處在透明性與導(dǎo)電性微妙的此消彼長(zhǎng)關(guān)系的邊緣線(xiàn)上(圖7)。這也是超越 ITO 的替代材料遲遲沒(méi)有出現(xiàn)的原因。

高韌性讓其超越ITO。除了高導(dǎo)電性和透明之外,石墨烯的另一個(gè)特性是具有高韌性,能夠拉伸20%而不斷裂。而且石墨烯觸摸屏合成對(duì)環(huán)境無(wú)害,需要資源少,并且隨著生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn),生產(chǎn)成本有望大大低于傳統(tǒng)ITO 觸摸屏。

圖三星公司展示的石墨烯柔性屏幕 圖可穿戴設(shè)備:讓隱形眼鏡能做Google 眼鏡可以做的事

 

目前諾基亞、三星、LG 均在進(jìn)行該領(lǐng)域的研發(fā),希望在極具前景的柔性手機(jī)領(lǐng)域占據(jù)先機(jī)。此外,韓國(guó)科學(xué)家利用石墨烯的這些特點(diǎn),用石墨烯銀納米導(dǎo)線(xiàn)成功地在普通的軟性隱形眼鏡表層加入一個(gè)發(fā)光二極管(LED),使隱形眼鏡可以顯示圖像,那么其他傳感器都可以放臵到隱形眼鏡上,可以讓薄薄的隱形眼鏡發(fā)揮最大的潛力。由此可見(jiàn),石墨烯讓電影小說(shuō)里的種種科幻片變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)了。 

石墨烯油墨打印高導(dǎo)電柔性電極,能應(yīng)用于包括智能電話(huà)、平板電腦、平板顯示器和太陽(yáng)能電池。2013 年美國(guó)西北大學(xué)科學(xué)家使用含有微小石墨烯薄片油墨,以噴墨打印模式,打印出導(dǎo)電性能提高250 倍、折疊時(shí)電導(dǎo)率僅有輕微下降的柔性電極。因?yàn)樗械碾娮釉O(shè)備和電路需要高導(dǎo)電性和高解析度的電子接點(diǎn)和互連, 所以石墨烯油墨在未來(lái)可被用于電子設(shè)備和電路的組裝之中,生產(chǎn)折疊式電子設(shè)備。

圖:電子轉(zhuǎn)移途徑在剝離的石墨烯/鋅酞菁類(lèi)混合體中的情形

 

石墨烯太陽(yáng)能電池前景可期。石墨烯具有對(duì)所有紅外線(xiàn)的高透明性。美國(guó)科學(xué)家通過(guò)對(duì)石墨烯材料進(jìn)行摻雜處理,獲得了具有能量轉(zhuǎn)化率高(8.6%)的摻雜石墨烯太陽(yáng)能電池,研究人員表示如果石墨烯太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化率達(dá)到10%,且保持生產(chǎn)成本足夠低,那么它們將成為市場(chǎng)上有力的競(jìng)爭(zhēng)者。

圖:石墨烯觸摸屏的工作原理示意圖 圖:組裝好的石墨烯觸摸屏面板

 

石墨烯觸摸屏的工作原理。觸摸屏由上下兩層粘在PET 薄膜上的石墨烯構(gòu)成, 沒(méi)有接觸的情況下,兩層石墨烯被下層上放臵的絕緣點(diǎn)陣阻隔而互不接觸。當(dāng)外界壓力存在的時(shí)候,PET 薄膜和石墨烯在壓力下發(fā)生形變,這樣上下兩層石墨烯就發(fā)生接觸,電路聯(lián)通。接觸的位臵不同,器件邊緣電極收集到的電信號(hào)也不一樣,通過(guò)對(duì)電信號(hào)的分析,就可以確定是觸摸屏上的哪個(gè)位臵發(fā)生了接觸。

圖:2010~2017全球平板電腦出貨量預(yù)測(cè) 圖:2010~2016 中國(guó)平板電腦出貨量預(yù)測(cè)

 

平板電腦需求的增加給石墨烯觸摸屏的應(yīng)用提供了廣闊的空間。IDC 的報(bào)告表明,平板電腦全球市場(chǎng)增長(zhǎng)速度快于預(yù)期,消費(fèi)者正日益傾向使用平板電腦來(lái)滿(mǎn)足基本的計(jì)算需求,如瀏覽網(wǎng)頁(yè)、查閱電子郵件、觀看視頻。IDC 預(yù)測(cè)2017 年全球平板電腦出貨量將達(dá)到4.1 億臺(tái)。就中國(guó)市場(chǎng)來(lái)看,2011 年平板電腦出貨量已經(jīng)位居世界第二位,市場(chǎng)份額達(dá)到8%,但是相比PC 傳統(tǒng)產(chǎn)品約10%的全球市場(chǎng)份額,仍舊具有潛在的增長(zhǎng)空間。在經(jīng)歷了近年的市場(chǎng)導(dǎo)入期之后,增長(zhǎng)率會(huì)有所降低。2016 年中國(guó)平板電腦出貨量將達(dá)到1.5 千萬(wàn)臺(tái)。

圖:2009~2012 全球智能手機(jī)出貨量預(yù)測(cè)圖:20010~2012 中國(guó)智能手機(jī)出貨量 

 

除了平板電腦,智能手機(jī)的普及也促使觸摸屏的需求大增。根據(jù)IDC 統(tǒng)計(jì),2012 年全球智能手機(jī)出貨量達(dá)到了7.2 億臺(tái),而來(lái)自工信部的統(tǒng)計(jì),2011 年我國(guó)移動(dòng)智能終端出貨量超過(guò)1.1 億部,超過(guò)2011 年之前我國(guó)歷年移動(dòng)智能終端出貨量的總和,實(shí)現(xiàn)了歷史的跨越,在2012 年出貨量達(dá)到了2.58 億部。

 

2.1.2、電極材料

鋰電池負(fù)極材料:助力提升其整體續(xù)航力

鋰離子電池正、負(fù)極電位差產(chǎn)生的電能,使得鋰離子可逆性嵌入或脫嵌負(fù)極材料從而實(shí)現(xiàn)充放電。

圖:全球鋰電池負(fù)極材料占比

 

石墨碳占97%的鋰電負(fù)極材料市場(chǎng)。目前鋰電池使用的負(fù)極材料主要是石墨碳, 按材料特性可分為三類(lèi),即天然石墨、人造石墨及中間相碳微球,總計(jì)約占97% 的負(fù)極材料市場(chǎng)。

表:石墨烯優(yōu)異的比容量

 

目前作為主要鋰電池負(fù)極材料的石墨碳的理論比容量?jī)H為372mAh/g。石墨具有結(jié)晶的層狀結(jié)構(gòu),易于鋰離子在其中的嵌入/脫嵌,形成層間化合物L(fēng)iC6,是一種性能穩(wěn)定的負(fù)極材料。但石墨負(fù)極理論比容量?jī)H為372mAh/g,因此要實(shí)現(xiàn)鋰離子電池高比能量化,必須研發(fā)高容量的負(fù)極材料。

 

石墨烯大的比表面積和良好的電學(xué)性能決定了其在鋰離子電池領(lǐng)域的巨大潛力。因?yàn)槭┯蓡螌犹荚优帕卸?,所以鋰離子不僅可以存儲(chǔ)在石墨烯片層的兩側(cè),還可以在石墨烯片層的邊緣和空穴中存儲(chǔ),其理論容量為740~780mAh/g, 約為傳統(tǒng)石墨材料的2 倍多。此外,采用石墨烯作為鋰離子電池負(fù)極材料,鋰離子在石墨烯材料中的擴(kuò)散路徑比較短,且電導(dǎo)率較高,可以大幅提高其倍率性能。

 

各國(guó)對(duì)新能源汽車(chē)的大力推廣,勢(shì)必會(huì)使得未來(lái)對(duì)于鋰離子電池的需求量保持持續(xù)增長(zhǎng)??萍疾俊秶?guó)家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》和工信部的《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011~2020)》都提出了要大力發(fā)展新能源汽車(chē)。節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已被列入國(guó)家重點(diǎn)支持的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),未來(lái)十年推廣應(yīng)用純電動(dòng)汽車(chē)500 萬(wàn)輛的戰(zhàn)略目標(biāo)和階段目標(biāo)也已出臺(tái)。

圖:2000~2012 全球鋰電負(fù)極材料供給量 圖:2000~2011 中國(guó)鋰電負(fù)極材料供給量

 

鋰電負(fù)極材料需求將繼續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)IIT 的數(shù)據(jù),2011 年中國(guó)負(fù)極材料供應(yīng)量達(dá)9450 噸,2011 年全球負(fù)極材料供應(yīng)量達(dá)28430 噸,2012 年達(dá)到32027 噸,并預(yù)測(cè)到2015年全球負(fù)極材料供應(yīng)量將達(dá)到35000 噸。

超級(jí)電容器負(fù)極材料:良好的功率特性和超快充放電速度

圖:普通電容器和超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)對(duì)比

 

超級(jí)電容器是靠極化電解液來(lái)存儲(chǔ)電能的新型電化學(xué)裝臵。超級(jí)電容器在電動(dòng)汽車(chē)、混合燃料汽車(chē)、特殊載重汽車(chē)、電力、鐵路、通信、國(guó)防、消費(fèi)性電子產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力,已被世界各國(guó)所廣泛關(guān)注。

表:超級(jí)電容器與電池相關(guān)指標(biāo)比較(不包含實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù))

 

超級(jí)電容器突出的特點(diǎn)使其可在許多領(lǐng)域包括新能源車(chē)中廣泛使用。超級(jí)電容器具有以下主要特點(diǎn):很高的功率密度;極長(zhǎng)的充放電循環(huán)壽命,可達(dá)10 萬(wàn)次以上;非常短的充電時(shí)間;貯存壽命極長(zhǎng),幾乎是無(wú)限的;可靠性高,維護(hù)工作極少;適用溫度范圍寬,可在-40~70 ℃使用,滿(mǎn)足車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)在低溫環(huán)境下的啟動(dòng),安全性高。

圖:石墨烯電極材料示意圖

 

碳質(zhì)材料是目前研究和應(yīng)用很廣泛的超級(jí)電容器電極材料。用于超級(jí)電容器的碳質(zhì)材料目前主要集中在活性炭、活性炭纖維、炭氣凝膠、碳納米管和模板炭等。而自從石墨烯被成功制備以來(lái),人們開(kāi)始探索這種碳質(zhì)材料在超級(jí)電容器中的應(yīng)用。

石墨烯基的超級(jí)電容器具有良好的功率特性。由于石墨烯具有極高的理論比表面積,結(jié)構(gòu)上屬于獨(dú)立存在的單層石墨晶體材料,故石墨烯片層的兩邊均可以負(fù)極電荷形成雙電層。且石墨烯片層所特有的褶皺以及疊加效果,可以形成的納米孔道和納米空穴,有利于電解液的擴(kuò)散。

圖:用DVD刻錄機(jī)制成的微型超級(jí)電容

 

2013 年3 月加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員發(fā)明了一種以石墨烯為基礎(chǔ)的微型超級(jí)電容器,令人稱(chēng)奇的是,該電容器不僅外型小巧,而且可以在數(shù)秒內(nèi)為手機(jī)甚至汽車(chē)充電。這種電容器用僅有一個(gè)原子厚度的碳層制成,其充電和放電的速度比標(biāo)準(zhǔn)電池快100 倍甚至1000 倍。

 

目前超級(jí)電容器在新能源汽車(chē)領(lǐng)域充當(dāng)輔助角色。當(dāng)前的混合動(dòng)力汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)以及燃料電池汽車(chē)都配備了用來(lái)儲(chǔ)存能量的電池,因此,超級(jí)電容技術(shù)想介入新能源汽車(chē)領(lǐng)域,還需要一段很長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。從目前來(lái)看,超級(jí)電容器可扮演輔助主動(dòng)力電池的角色,既可起到緩沖作用,又可延長(zhǎng)主動(dòng)力電池的壽命,同時(shí)還可增強(qiáng)充放電效果。

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標(biāo)簽:石墨烯 關(guān)鍵材料

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