3．飞轮电池
    飞轮电池是20世纪90年代提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现蓄能。飞轮电池主要由飞轮、轴、轴承、电机、真空容器和电力电子变换器等组成。
    当飞轮以一定的角速度旋转时，就具有了一定的动能。飞轮是整个蓄能装置的核心部件，它直接决定了整个装置的蓄能量。对飞轮电池充电时，通过电力电子装置从外部输入电能而使电机旋转，电机（此时作为电动机）驱动飞轮，加速旋转飞轮，储存动能（机械能）增大。飞轮电池向外放电时由高速旋转的飞轮带动电机（此时作为发电机）旋转，将动能转化为电能，再通过电力电子变换装置将电能转换为负载所需的频率和电压。飞轮工作时的转速很高（可达40 000～50000r/min），用一般金属制成的飞轮无法承受这样高的转速，因而飞轮一般都采用炭纤维制成，使之在满足强度要求的同时，可减小飞轮电池的质量。电机用于电能与机械能相互转换，实现充电（储存机械能）和放电（释放机械能）过程。飞轮电池通常采用永磁式电机，在充电时用作电动机，在外电源的作用下带动飞轮高速旋转，将电能转换为机械能再储存电能。在放电时用作发电机，在飞轮的带动下发电并向外输出电能。飞轮电池通常使用非接触式的磁悬浮轴承以减小飞轮运转时的摩擦损耗，飞轮在高速旋转时周围的空气会形成强烈的涡流造成巨大的空气阻力。飞轮电池通常将电机和飞轮都布置在一个真空容器内，以减少风阻。

4．石墨烯电池
    目前市场或研发领域有关于石墨烯电池的信息比较多，其热度也高。在这里跟读者分享一下石墨烯相关的知识。石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体，是包括富勒烯、碳纳米管、石墨在内的碳的同素异形体的基本组成单元，即石墨的单层薄片（图38）。

    石墨烯中碳原子通过sp2杂化成键，与周围其他三个碳原子以C-C单键相连，同时每个碳原子剩有一个垂直于石墨烯平面的p电子，未成对p电子在与平面垂直的方向形成Tr轨道，可以在石墨烯晶体结构中自由移动，从而使得石墨烯具有良好的导电性能。
    同时，石墨烯几乎集合了世界上众多材料的最优质品质：超薄超轻、超高强度、超强导电性、优异的室温导热和透光性等。基于以上特性，石墨烯在新能源电池领域被广泛应用，可作为电极材料助剂，解决传统铅酸电池大电流充放电、寿命短等问题，将电池使用周期拉长至1.5倍，同时能解决传统锂电池充电速度慢、超级电容器蓄电能力差的问题。
    石墨烯动力电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭的特性开发出来的一种新能源电池。其关键是阴极和阳极有非常大的石墨烯表面。将锂金属置于阳极，首次放电时，锂金属发生离子化，通过电解液向阴极迁移，离子通过石墨烯表面的小孔到达阴极。在两个电极与液体电解质直接接触的巨大石墨表面，通过表面吸附和／或表面氧化还原反应，能够迅速并可逆地捕获锂离子。通俗地理解，铅酸电池就象一座平房，可以开很大的门让大家同时进入，但容量有限；而锂离子电池就像建了一幢大楼，能容纳很多人，但只有一个入口和楼梯，所以进出的时间就会受限；而石墨烯动力电池就象一座拥有多个入口、多部电梯的商厦一样，可以快速容纳很多人。
    石墨烯是原子层级厚度的，不能储锂，故不能做成活性物质去用，只能做成导电添加剂，用于活性炭材料中，提高材料的导电性能。多层石墨烯具有一定的储锂空间，同时锂离子的扩散路径比较短，但首次充放电效率低，循环性能差，容量衰减严重，而且充放电曲线滞后严重，很难作为负极材料单独使用。

    综上所述，石墨烯材料通常作为基础材料添加到现有的各类锂离子电池材料中，对各类理离子电池的性能进行改进和提升，其应用于锂离子电池领域主要集中于两个方面：一个是正负极复合材料，另一个是导电添加剂，即不要误解为应用石墨烯原理而制造电池。

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