充電7秒續航35公里, 中科院石墨烯電池新材料真能帶飛電動車產業？

日前，新華社發布了一則消息，令電動汽車制造商興奮不已。新聞稱：“中國科學院上海硅酸鹽研究所的科學家成功開發了一種用于超級電容器的高性能電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯。”， “這種材料具有優異的電化學儲能特性，可以用作電動汽車的‘超級電池’：充電只需7秒，續航35公里。據報道，相關研究成果已于18日發表在世界頂級學術期刊《科學》上。這聽起來很棒，但還不要興奮需要了解這種新材料及其應用。

超級電容器能帶我們飛嗎？

據新華網報道，所謂超級電容器是介于傳統電容器和電池之間的電化學儲能裝置。由于其功率密度高、循環壽命長、安全可靠，已廣泛應用于混合動力汽車、大功率輸出設備等領域。“等等，既然這么好？為什么大多數電動汽車主要使用電池？例如，特斯拉的鋰電池（大部分）以及豐田普銳斯的鎳氫電池。原因是超級電容器的能量密度太低。低能量密度意味著滿足實際需求的電容量將非常大。據報道，尋找理想的材料使超級電容器具有高功能和高能量一直是科學家們努力的方向。

《科學》雜志的文章稱，這次開發的新材料能量密度可以達到41wh/kg鉛酸電池，并且具有良好的功能性，這確實是一個很大的進步。但就實用性而言，以特斯拉為例，目前的特斯拉Model S使用了松下18650塊電池，其能量密度為233wh/kg，而特斯拉Model S上的一塊電池重達900公斤。用5000公斤以上的電池運行似乎并沒有那么漂亮。事實上，目前的超級電容器都隸屬于電池，在電動汽車中起著輔助作用。第二次充電，事實上，快速充電和快速放電，一直是超級電容器的一大優勢。然而，如果能量密度問題不能解決，一切聽起來都會很美好。

值得一提的是，在《科學》雜志的文章中，我們找不到“充電僅需7秒，續航35公里”的相關數據。我想知道這些信息是從哪里來的。

石墨烯？還是類似石墨烯的碳材料？

在新華社的文章中。com，上海硅酸鹽開發的新材料被稱為“氮摻雜有序介孔石墨烯”。然而，事實上，在《科學》雜志的文章中，這并不意味著它使用了石墨烯，更合適的表達可能是類似石墨烯的介孔氮材料。

事實上，近年來類似的報道也不少，比如“新一代超級電容器幾分鐘就能跑500公里”，也有不少“如何評價”XXX研發出一種一分鐘就能充滿電的新型電池！

“這個消息？”每次相關研究發表，這個消息總是會引起業內相關人士的興奮。然而，從研發到實際生產和使用還有多遠？知乎上一位同學對這一新材料的回答可能值得思考。以下摘自知乎的回答：清華大學能源互聯網創新研究院副研究員劉冠偉博士（知乎ID Frey Liu）。

實驗室取得了性能突破，但現在說工業化還為時過早。

本文對碳基超級電容器進行了氮摻雜，使有序介孔碳材料具有電化學活性和贗電容器工作能力，能量密度達到41Wh/kg鉛酸電池，功率保持了超級電容器的一貫優勢。本文對該材料的電化學性能、在不同電解質中的工作能力和反應機理進行了詳細的表征，在此不再贅述。簡而言之，可以毫不夸張地說，它在超級電容器領域取得了突破。

但它想要實用嗎？我有幾個問題。

（1） 成本

本文中使用的制備工藝1是一種典型的模板法：

利用SiO2模板，CVD利用CH4和NH3作為碳源和氮源生長材料，然后用氫氟酸蝕刻模板得到材料。不僅如此，它還用濃硝酸處理以提高氮含量。

你知道大規模生產材料的這個過程有多貴嗎？你知道大規模生產材料的這個過程有多貴嗎？你知道大規模生產材料的這個過程有多貴嗎？重要的事情應該說三遍。

事實上，SiO2模板生產材料的產率一定不高，而且模板的制備有一定的成本。然后通過CVD制備材料。如果你的材料是按重量而不是按面積生產的，那么成本一定是醉酒的節奏。之后，它將被劇的氫氟酸腐蝕。想想保護危險物品的成本有多高。最后，還有濃硝酸處理。隱馬爾可夫模型。。。環境影響評估一定非常困難。

現在這項技術在實驗室里很常見，做研究也沒有問題，但如果明天必須付諸實踐，那就是夢想。。。

當然，本文作者也表示，他們還采用了一種相對更經濟的工藝，很可能是在沒有模板的情況下直接制備溶膠-凝膠，然后進行CVD合成。

問題仍然存在：溶膠凝膠對工業來說不是便宜貨，然后你仍然使用CVD。。。無論如何，你在成本上沒有競爭力。

說到這里，很多人可能不服氣，說作者不能吃葡萄，說隨著技術的發展，成本問題可以解決。但我想說的是，關鍵取決于你的新技術將取代舊系統：如果舊技術昂貴，最好說你的技術更貴；

然而，如果它取代了現有的大規模生產的非常便宜的東西（這些各種碳基材料），即使你的新產品的性能真的有了飛躍，也絕對不會人們先誠實地計算經濟賬目，然后采取行動投資研發和擴大生產。

（2） 電極制備工藝

本文使用的工藝是在不添加添加劑的情況下，將活性材料和可壓縮石墨烯泡沫（作為集電器）擠壓在一起，制成極片。

可以看出，沒有使用傳統的金屬集電器。事實上，3D石墨烯泡沫具有大的比表面積和良好的三維導電網絡。這種集電器的使用將給材料的性能帶來很多附加。在這方面，中國科學院會明金屬研究所的成員小組有很多工作要做。所以這里的大問題是：為什么不使用傳統的集電器，而使用石墨烯泡沫來測試這種材料的電財產？如果使用傳統的集電器，測量的性能是否更有參考和比較價值？

（3） 整體定位

盡管我們的作者朋友為這篇材料設定了“7秒內跑35公里”，但我認為我們應該看看作者對他的作品的看法。對于超級電容器的應用，作者使用了一個有意義的詞，即潛在的可以與電池競爭。因此，作者沒有說它一定與電池密切接觸。事實上，首先成為電容領域的領導者更為實際。最后，在這個可以與鉛酸和鎳氫相媲美的評估之后，當談到鋰離子時，作者非常客觀地使用了一個詞：也許。

至少我們可以認為，如果它想取代鋰離子，它比以前的要困難得多。所以事實上，作者對電容器的位置非常清楚。

（4） 科研VS產業

其他幾位朋友也在這里表示，實驗室制造的東西往往需要很長時間才能工業化，有些技術甚至可能因為技術路線等因素而工業化。我從不認為科學研究不重要，但我認為國家應該加大力度支持那些可以試點并有工業化前景的技術。這是提升產業、讓中國更強大的正確途徑。因此，我也期待著這項技術盡快進行中試，并大規模生產出具有高一致性、可靠性、成本和競爭力的產品。

所以，讓我們拭目以待，看看一切會如何發展。

附言：我覺得在7秒內跑35公里很有趣，還是7的數字。。。好吧，這相當于在一秒鐘內跑5公里。如果是一輛普通的家用電動汽車，一次行駛7-8公里，我們就把它算作10公里。一秒鐘充電需要0.5度，1千瓦時=3600千瓦，即功率達到1800千瓦。隱馬爾可夫模型。

綜上所述，中國科學院的新材料確實取得了重大突破，但從實驗室到工廠再到市場還有很長的路要走。日前，新華社發布了一則消息，令電動汽車制造商興奮不已。新聞稱：“中國科學院上海硅酸鹽研究所的科學家成功開發了一種用于超級電容器的高性能電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯。”， “這種材料具有優異的電化學儲能特性，可以用作電動汽車的‘超級電池’：充電只需7秒，續航35公里。據報道，相關研究成果已于18日發表在世界頂級學術期刊《科學》上。這聽起來很棒，但還不要興奮需要了解這種新材料及其應用。

超級電容器能帶我們飛嗎？

據新華網報道，所謂超級電容器是介于傳統電容器和電池之間的電化學儲能裝置。由于其功率密度高、循環壽命長、安全可靠，已廣泛應用于混合動力汽車、大功率輸出設備等領域。“等等，既然這么好？為什么大多數電動汽車主要使用電池？比如特斯拉的鋰電池（大部分）和豐田普銳斯的鎳氫電池。原因是超級電容器的能量密度太低。能量低……

ensity意味著滿足實際需求的電容量將非常大。據報道，尋找理想的材料使超級電容器具有高功能和高能量一直是科學家們努力的方向。

《科學》雜志的文章稱，這次開發的新材料能量密度可以達到41wh/kg鉛酸電池，并且具有良好的功能性，這確實是一個很大的進步。但就實用性而言，以特斯拉為例，目前的特斯拉Model S使用了松下18650塊電池，其能量密度為233wh/kg，而特斯拉Model S上的一塊電池重達900公斤。用5000公斤以上的電池運行似乎并沒有那么漂亮。事實上，目前的超級電容器都隸屬于電池，在電動汽車中起著輔助作用。第二次充電，事實上，快速充電和快速放電，一直是超級電容器的一大優勢。然而，如果能量密度問題不能解決，一切聽起來都會很美好。

值得一提的是，在《科學》雜志的文章中，我們找不到“充電僅需7秒，續航35公里”的相關數據。我想知道這些信息是從哪里來的。

石墨烯？還是類似石墨烯的碳材料？

在新華社的文章中。com，上海硅酸鹽開發的新材料被稱為“氮摻雜有序介孔石墨烯”。然而，事實上，在科學的文章中，這并不意味著它使用石墨烯，更合適的表達可能是類石墨烯的介孔氮材料。

事實上，近年來類似的報道也不少，比如“新一代超級電容器幾分鐘就能跑500公里”，也有不少“如何評價”XXX研發出一種一分鐘就能充滿電的新型電池！

“這個消息？”每次相關研究發表，這個消息總是會引起業內相關人士的興奮。然而，從研發到實際生產和使用還有多遠？知乎上一位同學對這一新材料的回答可能值得思考。以下摘自知乎的回答：清華大學能源互聯網創新研究院副研究員劉冠偉博士（知乎ID Frey Liu）。

實驗室取得了性能突破，但現在說工業化還為時過早。

本文對碳基超級電容器進行了氮摻雜，使有序介孔碳材料具有電化學活性和贗電容器工作能力，能量密度達到41Wh/kg鉛酸電池，功率保持了超級電容器的一貫優勢。本文對該材料的電化學性能、在不同電解質中的工作能力和反應機理進行了詳細的表征，在此不再贅述。簡而言之，可以毫不夸張地說，它在超級電容器領域取得了突破。

但它想要實用嗎？我有幾個問題。

（1） 成本

本文中使用的制備工藝1是一種典型的模板法：

利用SiO2模板，CVD利用CH4和NH3作為碳源和氮源生長材料，然后用氫氟酸蝕刻模板得到材料。不僅如此，它還用濃硝酸處理以提高氮含量。

你知道大規模生產材料的這個過程有多貴嗎？你知道大規模生產材料的這個過程有多貴嗎？你知道大規模生產材料的這個過程有多貴嗎？重要的事情應該說三遍。

事實上，SiO2模板生產材料的產率一定不高，而且模板的制備有一定的成本。然后通過CVD制備材料。如果你的材料是按重量而不是按面積生產的，那么成本一定是醉酒的節奏。之后，它將被劇的氫氟酸腐蝕。想想保護危險物品的成本有多高。最后，還有濃硝酸處理。隱馬爾可夫模型。。。環境影響評估一定非常困難。

現在這項技術在實驗室里很常見，做研究也沒有問題，但如果明天必須付諸實踐，那就是夢想。。。

當然，本文作者也表示，他們還采用了一種相對更經濟的工藝，很可能是在沒有模板的情況下直接制備溶膠-凝膠，然后進行CVD合成。

問題仍然存在：溶膠凝膠對工業來說不是便宜貨，然后你仍然使用CVD。。。無論如何，你在成本上沒有競爭力。

說到這里，很多人可能不服氣，說作者不能吃葡萄，說隨著技術的發展，成本問題可以解決。但我想說的是，關鍵取決于你的新技術將取代舊系統：如果舊技術昂貴，最好說你的技術更貴；

然而，如果它取代了現有的大規模生產的非常便宜的東西（這些各種碳基材料），即使你的新產品的性能真的有了飛躍，也絕對不會人們先誠實地計算經濟賬目，然后采取行動投資研發和擴大生產。

（2） 電極制備工藝

本文使用的工藝是在不添加添加劑的情況下，將活性材料和可壓縮石墨烯泡沫（作為集電器）擠壓在一起，制成極片。

可以看出，沒有使用傳統的金屬集電器。事實上，3D石墨烯泡沫具有大的比表面積和良好的三維導電網絡。這種集電器的使用將給材料的性能帶來很多附加。在這方面，中國科學院會明金屬研究所的成員小組有很多工作要做。所以這里的大問題是：為什么不使用傳統的集電器，而使用石墨烯泡沫來測試這種材料的電財產？如果使用傳統的集電器，測量的性能是否更有參考和比較價值？

（3） 整體定位

盡管我們的作者朋友為這篇材料設定了“7秒內跑35公里”，但我認為我們應該看看作者對他的作品的看法。對于超級電容器的應用，作者使用了一個有意義的詞，即潛在的可以與電池競爭。因此，作者沒有說它一定與電池密切接觸。事實上，首先成為電容領域的領導者更為實際。最后，在這個可以與鉛酸和鎳氫相媲美的評估之后，當談到鋰離子時，作者非常客觀地使用了一個詞：也許。

至少我們可以認為，如果它想取代鋰離子，它比以前的要困難得多。所以事實上，作者對電容器的位置非常清楚。

（4） 科研VS產業

其他幾位朋友也在這里表示，實驗室制造的東西往往需要很長時間才能工業化，有些技術甚至可能因為技術路線等因素而工業化。我從不認為科學研究不重要，但我認為國家應該加大力度支持那些可以試點并有工業化前景的技術。這是提升產業、讓中國更強大的正確途徑。因此，我也期待著這項技術盡快進行中試，并大規模生產出具有高一致性、可靠性、成本和競爭力的產品。

所以，讓我們拭目以待，看看一切會如何發展。

附言：我覺得在7秒內跑35公里很有趣，還是7的數字。。。好吧，這相當于在一秒鐘內跑5公里。如果是一輛普通的家用電動汽車，一次行駛7-8公里，我們就把它算作10公里。一秒鐘充電需要0.5度，1千瓦時=3600千瓦，即功率達到1800千瓦。隱馬爾可夫模型。

綜上所述，中國科學院的新材料確實取得了重大突破，但從實驗室到工廠再到市場還有很長的路要走。

標簽：特斯拉Model S豐田

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