新能源汽車最核心的電池技術(shù)。目前，市場上主流的鋰電池，主要是傳統(tǒng)鈷酸鋰電池，就算是特斯拉用的三元鋰電池，其實也是含鈷的。但你可能不知道，鈷這個元素全球已探明的鈷礦儲量僅為700多萬噸，而剛果(金)、澳大利亞和古巴這3個國家的儲量就占到了全球總儲量的70%。這其中剛果(金)就占了一半，所以每次這個國家發(fā)生什么社會不穩(wěn)定的事件，鈷價就會大幅上漲。

咱們中國的鈷元素的儲量極少，只占世界總存儲量的1%，所以在價格上就受制于人。所以，尋找不使用鈷，同時又能提高鋰電池能量密度、功率密度以及適用溫度廣的電池技術(shù)非常迫切。

這其中一個機(jī)會就是這些年一直炒得沸沸揚揚的石墨烯電池，現(xiàn)在，無論在美國還是在中國，其實都投入了大量的精力、人力、物力，進(jìn)行石墨烯電池的商業(yè)化探索。

比如2017年11月，三星先進(jìn)技術(shù)研究院，英文縮寫叫SAIT，他們研制出了一種“石墨烯球”，基于這種技術(shù)，研究人員能把鋰電池的容量提高45%，充電速度提高5倍，只需要10幾分鐘就能充滿電。這項突破，很有希望成為下一代電池技術(shù)。

當(dāng)然，從科研突破到產(chǎn)品上市，最少也要5年，也就是說，這種“石墨烯球”技術(shù)，至少5年內(nèi)市面上還見不到。

對比摩爾定律，電池性能的提升每年大概只在3%左右。這個速度其實比起芯片的更新速度還是慢了不少，但隨著電池新技術(shù)的發(fā)展，也呈現(xiàn)出了加速發(fā)展的趨勢。

但同時，創(chuàng)業(yè)者也必須意識到電池技術(shù)研發(fā)中的困境，也就是壽命、能量密度和充電時間，這三者不容易兼顧。

原因在于，快充會破壞電池活性材料，所以導(dǎo)致壽命短。但長壽命電池又一般都有比較差的能量密度。如果想要在這三者之間把握好平衡的話，就需要大量的資金密集地投入，而這往往是大公司才可以做到的。

由于鋰電池的限制性環(huán)節(jié)在于稀缺的鈷礦，因此，迫切需要尋找不含鈷，同時能提高能量密度，功率密度以及適用溫度廣的電池技術(shù)，目前石墨烯電池的商業(yè)化正在探索中，建議電池領(lǐng)域相關(guān)從業(yè)者密切跟蹤進(jìn)展。
 

隨著人類社會的發(fā)展進(jìn)步，能源問題越來越突出。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，全世界對環(huán)境保護(hù)也越來越注重?，F(xiàn)在大量使用的鋰離子電池體系和鉛酸電池體系等，雖然產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)很成熟了，但是由于這些電池體系中多少含有對環(huán)境對人體有害的成分，而且具有一定的安全隱患，再加上離子型鋰電池等體系本身的比能量密度并不出色，導(dǎo)致不管怎樣開發(fā)改進(jìn)續(xù)航能力都無法滿足社會進(jìn)步(特別是新能源汽車)的需求。進(jìn)入新世紀(jì)以來，市場上就期待儲電量更大，環(huán)境友好，造價更低，更安全可靠電池。

近些年來，高效安全環(huán)保的電池體系，特別是可充電的電池體系，一直是各國科研團(tuán)隊研究的熱點領(lǐng)域。綠色電池更是研究人員要研究的重中之重。鎂離子電池因為其獨特的性能(鎂電池有兩個電子得失，而鋰電池只有一個電子得失)，一直被認(rèn)為是取代當(dāng)前電池體系的新一代電池體系之一。與此同時，水系鎂離子電池由于使用了水溶液作為電解液，具有安全環(huán)保的特點，更是受到了科學(xué)家們的關(guān)注。但是很遺憾的是，由于目前已開發(fā)的大部分電極材料中的陰離子與鎂離子具有很強(qiáng)的電效應(yīng)，使得鎂離子的定向移動被阻礙，無法自由行動，進(jìn)而導(dǎo)致無法達(dá)到鎂電池理想的性能。所以開發(fā)出合適的電極材料對水系鎂離子電池的開發(fā)與應(yīng)用尤其重要。

近日，來自哈爾濱理工大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)的聯(lián)合科研團(tuán)隊開發(fā)一種還原的氧化石墨烯包裹的錳酸鎂(MgMn2O4)作正極材料的電池體系。這種電池在50毫安每克的電流密度下，比容量可以達(dá)到211mAh/克，并且在1000毫安每克的電流密度下，比容量密度還是可以達(dá)到140mAh/克.

他們首先利用溶膠凝膠法制備了納米錳酸鎂材料，然后用還原的氧化石墨烯包覆錳酸鎂納米材料而獲得錳酸鎂/石墨烯復(fù)合材料。根據(jù)測算，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料中鎂離子的擴(kuò)散系數(shù)達(dá)到了1.03*10-8cm2/s，是單一的錳酸鎂的擴(kuò)散速率的15倍。還原的氧化石墨烯的加入優(yōu)化了錳酸鎂的界面性能，促進(jìn)了電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)，提高了電極材料的導(dǎo)電性;同時也提高了鎂離子在電極的擴(kuò)散作用，從而使整個電池體系獲得了優(yōu)秀的電化學(xué)性能。

雖然這種新的水系鎂離子電池在產(chǎn)業(yè)化之前，還有許多的問題需要解決，但是其安全性能是具有保障的，這也為新型鎂離子電池的開發(fā)提供了新思路。相信在科學(xué)家們的努力下，新一代的電池將很快出現(xiàn)在我們的日常生活中。