高新科学技术的发展速度再次令人感到惊叹!

似乎科幻电影中的很多场景在一个一个地搬出荧幕，走进我们现实的生活中，从科技顶流元宇宙到数字化电动汽车，随处可见高科技的身影。

对于电动汽车的老大难——续航里程，有人曾经提过，为什么不在电动汽车上装一个类似充电宝一样的充电设施，用以随时给电动汽车充电呢？

这个想法很好，但是基本不可能，电动汽车的电池包非常重，以 Tesla Model S为例，它的电池包由16个电池模块组成，每个电池模块包含444个18650锂离子电池，因此，整个电池包的重量高达1200磅（约544千克）。

如此大的电池包，得用多大的充电宝才能给它进行充电呢？

科学家一直都在努力开发一种重量更轻的储能设备，与电池组成混合动力装置，减轻电池包重量的同时能提供同样的能量密度，或者甚至提供额外的动力，增加电动汽车的续航里程。

超级电容器是一种比较理想的储能装置，它的功率特性优于电池，能够实现大电流的快速充放电，充放电时间快到用秒来计算，此外，容量大，循环寿命特别长，可超过十万次循环。

可能有人会有疑问，超级电容器具有这么多的优势，为什么电动汽车不用它来做动力来源而用锂电池呢？

那是因为超级电容器有一个致命的短板，它的能量密度非常低（10wh/kg以下），如果用作电动汽车的动力来源，那么电动汽车的重量将会是现在的十倍！

不过，鉴于超级电容器的众多优势，科学家从未放弃将其研发成新型的储能装置，它的能量密度也取得了一些突破性的进展。

去年，中科院的科学家获得新技术的重要突破，将超级电容器的能量密度提升至88.1wh/L，使其达到了铅酸电池能量密度的级别（50-90wh/L）。能量密度的提升使学术界看到了超级电容器作为电动汽车动力来源的潜力。

最近，很多科学家都在试图将其集成到锂离子电池中，混合出新型的储能装置，以提供即时的电力，从而减少锂离子电池的充电和放电循环次数，达到延长电池寿命的 目的。

查尔姆斯理工大学的一项新研究开发了一种将超级电容器与锂电池集成的方法，当超级电容器与锂离子电池结合使用时，模拟结果显示，电动汽车锂电池的寿命延长了四倍！

超级电容器集成到锂离子电池中，目的是要凸显它的优势，既要保证电动汽车续航里程不变，又不能增加电动汽车的重量，对于能量密度比较低的超级电容器而言，在不增加重量的情况下，科学家只能在材料上花心思。

NAWA Technology研究机构最近开发了一种比较轻的超级电容器，采用碳和石墨烯纳米技术来制造，可以从电动汽车的再生制动来获取能量，并很快将其提供回电机。

他们开发的超级电容器集成到电动汽车的锂离子电池组中，电动汽车保持了相同的续航里程，更重要的是，车辆的重量减轻了30%！

该研究机构准备将他们的碳纳米管超级电容器制成车身面板，与锂电池一起为电动汽车提供动力。

但是他们晚了一步，佛罗里达大学的科研人员紧随其后，开发了一种更强大的储能复合材料，在碳纤维电极上垂直排列纳米级石墨烯，碳纤维层带电荷，石墨烯片可提高电荷存储能力，同时将金属氧化物添加到石墨烯上，金属氧化物可提供更高的能量密度。

这种超级电容器复合材料具有很多独特的优势，它们重量比较轻，具有显著的冲击和弯曲强度，非常坚固，将它们制成车身外壳，不但减轻了电动汽车的重量，还能承受汽车的碰撞，更重要的是将电动汽车的续航里程增加了25%，同时延长了锂电池的寿命。

科技持续在进步，或许，不久的将来，路上的电动汽车都能穿上由超级电容器复合材料制成的轻便“电动服”。

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作者为中国科学院博士，美国藤校研究员，科学技术控，接触一线科技研发，乐于分享，欢迎关注weixin号“科技酷探”。