碳纳米管：电动汽车续航新希望

碳纳米管：电动汽车续航新希望

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中国科技网

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来源

1.

https://www.stdaily.com/web/gdxw/2024-11/30/content_266454.html

2.

https://www.sohu.com/a/825001183_121798711

3.

http://health.people.com.cn/n1/2024/1130/c14739-40372358.html

4.

http://www.xinhuanet.com/auto/20240922/c04d62eaf5a7478c847d6cb1e8ea8c29/c.html

5.

http://www.chinaden.cn/news_nr.asp?id=43927&Small_Class=4

6.

https://www.cnbeta.com.tw/articles/science/1461194.htm

7.

https://www.neware-store.com/zh/studyEnjoy/QaVaL/QaVaLDetail/power-batteries-explained

8.

https://www.forwardpathway.com/137905

9.

https://www.icon.tsinghua.edu.cn/info/1063/1624.htm

近期，《自然-纳米技术》期刊报道了一项重大突破：扭曲的碳纳米管能量储存能力是锂离子电池的三倍。这一发现由日本和美国跨国团队完成，为电动汽车电池技术带来了新的希望。

最新研究表明，扭曲的碳纳米管在能量储存方面展现出惊人的潜力。研究人员发现，扭曲的碳纳米管单位质量可存储的能量是锂离子电池的三倍，这一突破性发现使其成为医疗植入物、传感器等轻质安全储能应用的理想选择。

这项研究由四家机构合作完成，分别由日本茅野诹访理科大学的内海重典、日本长野信州大学的金子克美和中国科学技术大学的桑吉夫-库马尔-乌贾因领导。研究团队通过将碳纳米管拉拧成“绳索”，并涂上不同物质以增加强度和柔韧性，成功测试了其能量储存能力。结果显示，性能最好的碳纳米管绳索单位质量可存储的能量是钢制弹簧的15000倍，且在-60至+100°C的温度范围内都能保持稳定。

碳纳米管作为一种新型导电材料，其在电动汽车电池领域的应用效果显著。它具有优异的机械强度（比钢高出100倍）和与铜相当的导电性，能够显著提高电池的能量密度。然而，碳纳米管在实际应用中也面临一些挑战：

1. 成本问题：尽管碳纳米管性能优越，但其生产成本较高。例如，硅碳负极的市场价格在18万元/吨至30万元/吨之间，这限制了其大规模商业化应用。

2. 分散性难题：碳纳米管易团聚，影响其在电极材料中的均匀分布，从而降低电池性能。韩国电气技术研究院近期研发了一种全球首创的技术，能够生产高分散性的碳纳米管粉末，这为解决分散性问题提供了新的可能。

3. 技术成熟度：部分关键技术（如高效分散方法）仍有待突破，以实现更高能量密度和稳定性的电池。

当前，锂离子电池仍是电动汽车领域的主流选择。然而，随着技术的进步，碳纳米管在电池领域的应用展现出独特优势：

• 能量密度：扭曲碳纳米管的能量储存能力是锂离子电池的三倍，这意味着在同等重量下，碳纳米管电池可以提供更长的续航里程。

• 安全性：与传统电池相比，碳纳米管材料对人体更安全，且在-60至+100°C的温度范围内都能保持稳定。

• 导电性：碳纳米管的导电性优于传统导电材料，能够提升电池的充放电效率。

随着固态电池领域的快速发展，碳纳米管导电剂的需求正在加速提升。固态电池具备更高能量密度和安全性，使其在新能源汽车领域具有巨大市场前景。例如，宁德时代正在开发硫化物固态电池，已进入20Ah样品试制阶段；华为也公布了相关专利。这些进展将为碳纳米管的应用提供更广阔的空间。

然而，要实现碳纳米管在电动汽车电池领域的广泛应用，仍需克服一些挑战：

• 成本控制：需要进一步优化生产工艺，降低生产成本。
• 技术突破：继续攻克分散性等技术难题，提高电池性能。
• 环保考量：确保生产过程的环保性和资源可持续利用。

总体而言，碳纳米管在电动汽车电池领域展现出巨大潜力。随着技术的不断进步和成本的逐步降低，碳纳米管有望在未来成为电动汽车电池的重要材料，为电动汽车行业带来革命性的变化。