【大纪元2011年08月23日讯】（大纪元记者陈俊村编译报导）美国研究人员开发出一种新的电池技术，可用于设计高功率密度的储能设备，其功率密度比一般锂离子电池高100倍，对电动汽车非常有用，可将充电时间从几小时减少到几分钟以内，有助于未来推广环保的电动车。
据PhysOrg.com网站报导，这种新设备被称为“石墨烯表面驱动锂离子交换电池”（graphene surface-enabled lithium ion-exchanging cells），或简称“表面介导电池”（surface-mediated cells，SMCs），虽然目前尚未使用最佳的材料和结构，但它们的性能已经可以超越锂离子电池和超级电容器。
研究人员表示，功率密度越高，能量转移速度越快，充电速度也越快。这种“表面介导电池”的功率密度为每公斤电池100千瓦（100 kW/kgcell），比商业化锂离子电池高100倍，比超级电容器高10倍。
此外，“表面介导电池”可储存的能量密度为每公斤电池160瓦时（Wh/kgcell），比传统超级电容器高30倍，足以媲美商业化锂离子电池。研究人员指出，能量密度越大，相同体积的设备可以储存的能量越多，也可让电动汽车行驶更长的里程。
报导说，就能量储存而言，锂离子电池和超级电容器各有优缺点。虽然锂离子电池的能量密度（120-150瓦时/公斤电池）比超级电容器（5瓦时/公斤电池）大得多，但这种电池的功率密度（1千瓦/公斤电池）远比超级电容器（10千瓦/公斤电池）小得多。许多研究人员试图增加锂离子电池的功率密度，或提高超级电容器的能量密度，但仍面对很大的挑战。
研究人员说，“表面介导电池”的开发，缩小了锂离子电池和超级电容器在性能上的差距，研究人员可以同时提高能量密度和功率密度，不必牺牲一个来换取另一个。
这种电池的性能关键，在于它的阴极和阳极都含有非常大的石墨烯表面。在首次放电周期，阳极的锂金属被离子化，产生比锂离子电池还多的锂离子数量。当电池被使用时，这些锂离子通过液体电解质移动到阴极，进入阴极内很大的石墨烯表面。当电池被充电时，大量的锂离子从阴极迅速移动到阳极。由于阴阳电极的表面积很大，大量锂离子可在电极之间快速穿梭，并产生很高的能量和功率密度。
研究人员指出，虽然目前石墨烯的价格高昂，但随着制造商的产能增加，其生产成本预计在未来1至3年内显着降低，因此，“表面介导电池”走向商业化并不会遭遇大的障碍。
