近日,，中科院上海硅酸鹽研究所稱聯(lián)合北京大學(xué),、美國賓夕法尼亞大學(xué)展開持續(xù)攻關(guān)，已研制出一種高性能超級電容器電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯,， 該材料具有極佳的電化學(xué)儲(chǔ)能特性,，可用作電動(dòng)車的“超強(qiáng)電池”,，充電只需7秒鐘，即可續(xù)航35公里,，相關(guān)研究成果已于12月18日發(fā)表在世界頂級期刊《科學(xué)》上,。

　　那么，這個(gè)新玩意是否能解決電動(dòng)車?yán)m(xù)航力差和充電慢的瓶頸問題,？我看未必,。

　　1、什么是石墨烯電池,？

　 　石墨烯電池其實(shí)并不是真正的電池,，而是一種新材料超級電容。在此之前,，超級電容已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車,、混動(dòng)汽車和大功率輸出設(shè)備等領(lǐng)域，作為一種電化學(xué) 儲(chǔ)能裝置,，其性能介于傳統(tǒng)電容和電池之間,，具有功率密度高，循環(huán)壽命長以及安全可靠等特點(diǎn),，但是能量密度卻是其最大的軟肋。

　 　為了解決這個(gè)問題,，科研工作者只能在新材料上下功夫,。經(jīng)過多年研究，最后發(fā)現(xiàn)氮摻雜有序介孔石墨烯的性能表現(xiàn)最佳，不僅能實(shí)現(xiàn)高能量密度和高功率密度,， 而且還具有無毒環(huán)保,，體積輕重量小，成本低廉易于規(guī)模生產(chǎn),，性能安全可靠,，不易燃也不易爆等等優(yōu)勢，實(shí)為超級電容之最佳材料,，可謂是居家必備,，老少咸 宜……

　　正因如此，氮摻雜有序介孔石墨烯超級電容無論是性能還是成本,，都比目前實(shí)際應(yīng)用的所有種類的電池更具優(yōu)勢,，且在快速充放電方面更是將鋰電池甩出幾條街，完全可以替代掉原先的電動(dòng)車電池組成為新的儲(chǔ)能設(shè)備,。所以,，該超級電容被冠以“石墨烯電池”的名頭見諸各大媒體。

　 　然而就本質(zhì)來說,，石墨烯電池并不是真正的電池,，如果說超級電容相當(dāng)于電腦中的內(nèi)存，電池相當(dāng)于電腦中的機(jī)械硬盤,，而石墨烯電池其實(shí)就相當(dāng)于固態(tài)硬盤—— 盡管都有“儲(chǔ)存”上的功能體現(xiàn)以及儲(chǔ)存容量的限定,，但就原理而言，固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤其實(shí)并不是一回事,，固態(tài)硬盤的工作原理更接近于內(nèi)存,。

       2、為何石墨烯不能帶來電動(dòng)車革命,？

　　以特斯拉Model S為例,，滿電理論續(xù)航里程480公里上下，電池容量為85千瓦時(shí),，可用快速充電方式在一小時(shí)內(nèi)充滿電,；而在快速充電條件下，充電樁的直流輸出高達(dá)125千 瓦時(shí),，換句話說就是每小時(shí)耗電125度,。好了明確了這一點(diǎn)之后，咱們再繼續(xù)往下掰扯小學(xué)水平的數(shù)學(xué)題,。

　 　如果將特斯拉Model S的鋰電池全部更換為等容量的石墨烯電池,，以“充電7秒鐘續(xù)航35公里”來計(jì)算，480公里的續(xù)航力只需充電96秒,，這個(gè)時(shí)間不比普通汽車加油耗時(shí)慢—— 其實(shí)算上在加油站排隊(duì)和交費(fèi)等時(shí)間,，車主們會(huì)發(fā)現(xiàn),，自己進(jìn)加油站加一次油的耗時(shí)不止96秒。

　　1小時(shí)(3600秒)將特斯拉Model S充滿電,，充電樁輸出是125千瓦時(shí),；97秒將特斯拉Model S充滿電，充電樁的輸出就是3600÷96×125=4687.5千瓦時(shí),，即1小時(shí)耗電4687.5度——強(qiáng)調(diào)一下,，這還只是理論數(shù)值！

　　85千瓦時(shí)的電池容量在1小時(shí)快充模式下耗電125千瓦時(shí),，損耗就高達(dá)47%(即125/85-100%=47%),，而在96秒內(nèi)充電85千瓦時(shí)，其損耗絕對遠(yuǎn)不止這么點(diǎn),，這對整個(gè)充電系統(tǒng)的散熱要求達(dá)到了一個(gè)極其變態(tài)的高度,！

　　好，就算中國有能力建造散熱能力極其變態(tài)的充電系統(tǒng),，咱們接著往下算：保守而言,，高速公路上的服務(wù)區(qū)加油站都可以同時(shí)容納6輛車加油，以此為例,，每個(gè)服務(wù)區(qū)都建立6個(gè)充電站,，其負(fù)載將高達(dá)4687.5×6=28125千瓦時(shí)，這是一個(gè)什么概念呢,？

　　這么說吧,，三峽電站總共有32臺(tái)70萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)，總裝機(jī)容量高達(dá)22,，400,，000千瓦，就算全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),，也只能承擔(dān)796個(gè)服務(wù)區(qū)的充電站用電量——如果考慮到實(shí)際充電損耗和輸變電損耗,，這個(gè)數(shù)值將至少下降三分之一，約為530,。

　 　我查了百度了一下關(guān)鍵字“高速公路服務(wù)區(qū)”,，百度百科的結(jié)果是，截至2011年,，全國高速公路服務(wù)區(qū)就超過1500個(gè),，現(xiàn)在相信遠(yuǎn)不止這個(gè)數(shù)！這就意味 著,，一個(gè)三峽電站,，只能負(fù)載全國三分之一的高速公路服務(wù)區(qū)充電站，若遇上冬季枯水期,，這個(gè)負(fù)載就只能轉(zhuǎn)嫁給火電廠,，如此一來,，中國霧霾會(huì)不會(huì)加劇,？大家自 己想。

　　再者,，每個(gè)服務(wù)區(qū)的快速充電站負(fù)載高達(dá)28125千瓦時(shí),，這就意味著每個(gè)服務(wù)區(qū)都必須配套一個(gè)至少10KV的專用變電站，其建設(shè) 費(fèi)用大約在500萬元上下,，這就意味著750億的資金缺口,。我們再發(fā)散思維一下，如果以后電動(dòng)車普及了,，中國每個(gè)小區(qū)都有6輛“充電7秒鐘續(xù)航35公里” 的電動(dòng)車在車庫中?？砍潆姟鋵?shí)一個(gè)小區(qū)6輛電動(dòng)車并不算多，結(jié)果又當(dāng)如何,？結(jié)果太“美”,，我不敢想象！

       這還不是最要命的,，或許大部分時(shí)間電動(dòng)車不會(huì)扎堆充電,，但如果遇上個(gè)節(jié)假日，高速公路爆棚,，每個(gè)服務(wù)區(qū)都有電動(dòng)車扎堆排隊(duì),，又該怎么辦？其實(shí)每年節(jié) 假日的服務(wù)區(qū)加油站都在上演這一幕,，而且可以確信的是,，電動(dòng)車的車主在服務(wù)區(qū)都不會(huì)有耐心采用“慢充”模式，國家電網(wǎng)根本無法承受這種負(fù)載,！好了,，有人提 議，為了保證國家電網(wǎng)不被壓垮,，每個(gè)充電樁只能設(shè)定為960秒的快充模式,，排隊(duì)長點(diǎn)就長點(diǎn)，這樣總該解決問題了吧,？

　　當(dāng)然不行,，我相信任 何一個(gè)高校電氣工程專業(yè)的學(xué)生都會(huì)把說這種話的人拖出來打一頓！電氣工程中有一個(gè)術(shù)語叫“潮流分布”,，就算用這種比原來慢10倍的方式集中充電,，如此小范 圍大負(fù)載且時(shí)段集中的用電行為，將會(huì)造成電網(wǎng)潮流分布的嚴(yán)重異常,，會(huì)對國家電網(wǎng)形成致命打擊,，中國會(huì)瞬間變成解放前的油燈社會(huì),。

　　有人又說了，把充電時(shí)間再慢10倍,，變成9600秒,，這樣總該OK了吧？是的,，OK了,，9600秒，比兩個(gè)小時(shí)還多,，如此一來,，石墨烯電池的快速充電意義豈不是變成了然并卵？

　　小結(jié)：

　　綜上所述,，電動(dòng)車的充電其實(shí)不是一個(gè)單方面的技術(shù),，這就好比有人拿個(gè)水壺去水管下裝滿水，決定裝水速度的不單是容器的開口,，而是水管的開口和流速,。所以說，電動(dòng)車的充電速度其實(shí)是由“兩個(gè)巴掌”來決定的,，就算其中一個(gè)巴掌進(jìn)化成高逼格的鈦合金巴掌,，也是拍不響的。

　　當(dāng)然了,，我寫這篇文章的目的并非是向在新材料領(lǐng)域做出突出貢獻(xiàn)的中國科學(xué)家們潑冷水,，不管從任何一個(gè)角度說，如此偉大的科研成果都是值得我們尊敬和銘記的,。我只是想說明,，單憑一個(gè)“石墨烯”，解決不了電動(dòng)車目前乃至未來所面臨的充電難題,，純屬科普,，絕無惡意。

　　在我看來,，反而是手機(jī)能最先享受到這一偉大科技帶來的便利,，就算每個(gè)手機(jī)充電器做到20A的直流輸出，即充電速度比現(xiàn)在快20倍,，也不會(huì)對家庭和電網(wǎng)的負(fù)荷造成任何不利影響,。