爱华网用于建造和驱动电动汽车的多功能材料，可能会改变未来电动汽车的储能问题。 与其他的电动汽车相比，特斯拉跑车绝对可以称得上是改装后的大功率高速车。一次充电最长行驶距离380公里，这款两座跑车能在3.9秒内启动加速到96码。然而事物总有两面性，这样的性能是有代价的，那就是在他1200公斤的整车重量中，电池就占去了450公斤。
尽管新的电池技术层出不穷，但重量和体积依旧阻碍着电动和混合动力汽车的发展，这就迫使汽车制造商不断地想出新的方法来减轻重量、释放空间。研究人员正在探索使用一种能够储存电力的碳合物来制造汽车。 碳合物坚固且极轻，已经被广泛用于网球拍、机翼等。碳合物也被用于一些高级轿车，但因其高昂的价格，很难批量生产。“因其储能的性能，碳合物在汽车制造业具备更大的吸引力”，伦敦帝国学院的埃米尔·格林哈弗说。他正在带领研究小组试验不同的电池材料用于制造汽车，这也是被称为“存储”的一个欧盟大项目的一部分。 与传统的合成材料相似，格林哈弗博士的材料由多层的纺织碳纤维组成，碳纤维用特殊处理的树脂硬化。为了让这种材料能够储存电能，两层纺织碳纤维像三明治一样把一种玻璃的绝缘薄层夹在中间。碳层的树脂材料点缀有锂离子，所以每一层都像一个电极，在有电压的时候使得带正点的锂离子聚集，且当“三明治”结构形成电路通路的时候，产生电流。同时，他们被最外面的绝缘层封装以保证不漏电。 “严格说来，相比电池，合成材料更像是一个电容，或者说是一个超级电容。”格林哈弗博士介绍说。电池长于储存大量的电力，但供电缓慢，而电容恰恰相反。超级电容有一个很大的内部表面空间，能够快速释放大量电能，从而能在电动汽车瞬时加速的时候提供能量，或是在混合动力汽车刹车时补充能量。 为了能从合成材料中获取相似的性质，碳纤维被首先用一种碱性物质进行化学处理，从而在其表面产生很多微小的坑。这极大的增加了它们的表面积，从而在不损害其物理强度的情况下获得更大的储能能力。 另一个挑战来自解决两个对于树脂材料来说相互矛盾的需求。“你想让它十分坚固，但从电力技术的角度来看，你同样需要让锂离子流经该材料。”格林哈弗博士说。使用传统的树脂材料，两个需求你只能满足一个。格林哈弗博士的解决方案是使用一种胶状的聚合树脂，该种树脂连接了两种交错的网状结构，一种结构使得材料紧密相连，另一种为带点的粒子提供通道。 结果便得到一种能量密度达到每公斤0.005瓦时的材料。与锂电池每公斤128瓦时的密度相比，这实在不算多，“但这只是一个开始，”格林哈弗博士说。通过在纤维材料上覆盖碳纳米管的方式，到明年年底，能量密度至少能达到每公斤20瓦时。 多功能合成材料还能够减少机动车内电线的使用，比如车后灯就可以由汽车行李箱材料来供能。一些工具，像导航仪，能够被储存于其表面盒盖的电能所驱动。与大多数充电电池相比，超级电容器有更长的工作寿命，这也是该材料问世正当其时的另一个原因，因为大多数的电动汽车司机都有着行车不久就花费数千美元更换电池的经历。 (范珊珊译自《经济学人》)
