石墨烯材料在新能源汽車中的應用研究目錄TOC\o"1-2"\h\u11329石墨烯材料在新能源汽車中的應用研究 117719摘要 1100990引言 129631石墨烯在新能源汽車中的運用 1184731.1電動汽車儲能 1315421.2鋰電池電極材料 2318872輕量化材料 2271932.1電加熱座椅 2185742.2車身涂裝領域 25822.3汽車電路 2140552.4車用導電功能塑料 350773結論 327655參考文獻 3摘要在眾多新材料中，石墨烯具有高導電性、高強度、高導熱性、高透光性和遠紅外發射性能。遠紅外波相當于人體的靜態波，容易被人體吸收。石墨烯是迄今為止發現的最薄、最硬、最能導電的材料。在此期間，石墨烯的制備方法已經成熟，其性能也得到了優化，其使用也變得越來越成熟和廣泛。隨著新技術的發展，石墨烯材料越來越多地被應用于新能源汽車。關鍵詞：石墨烯；新能源汽車；應用0引言石墨烯是一種平面二維材料，由碳原子組成的六方中軸網，其sp2混合軌道由碳原子及其共價鍵網絡形成，碳-碳鍵間距僅為1.42埃。石墨烯內的碳原子之間的相互連接是靈活的，當外力作用于石墨烯時，碳原子的表面會彎曲變形，這樣碳原子就不必為適應外力而重新定位，從而確保結構的穩定性。1石墨烯在新能源汽車中的運用1.1電動汽車儲能電源、電動方向盤和電動馬達是純電動汽車的三個主要系統。目前，鋰離子電池、超級電容器和燃料電池是主要的能源，要求電極材料具有高比表面積、高導電性和良好的電化學穩定性，這使石墨烯具有廣泛的應用。1.2鋰電池電極材料與鉛酸電池和鎳氫電池相比，鋰離子電池具有能量密度高、壽命長、環保和安全性能好等優點。2004年，沃爾沃推出了一款使用鋰離子電池的概念車。今天，日產、豐田、比亞迪和江淮汽車在純電動汽車領域推出相應的系列。石墨烯的特殊微觀結構有利于鋰離子的吸收和遷移，這可以提高鋰電池的能量和功率密度。在這個領域已經取得了一些研究成果。石墨烯作為鋰離子電池的負極材料，其比容量可以達到540mAh-g-1；通過研究石墨烯片層的孔徑，發現孔徑與鋰離子電池的快速充放電密切相關；石墨烯/Co3O4制造的負極材料的比容量可以達到935mAh-g-1-1；PNNL已經解決了使用石墨烯的鋰空氣電池預計使用石墨烯將顯著提高電池的容量。2輕量化材料2.1電加熱座椅電動加熱座椅是高端豪華汽車的一個基本特征。加州大學的一項研究表明，石墨烯的導熱性比碳納米管更好，碳納米管的導熱性超過3000W-Mk-1，而單層石墨烯的導熱性高達5300W-Mk-1，根據一項研究，甚至高達6600W-Mk-1。在聚苯乙烯中加入石墨烯作為增強材料，可以得到強度高、導熱性好、質量小的復合材料；在聚合物中加入5%（按重量）的石墨烯，復合材料的導熱性是聚合物基體的四倍。由于石墨烯的超二維納米結構，所有這些材料都可以作為高性能的導熱材料使用，從而確保在受熱區域的均勻傳熱。2.2車身涂裝領域在理論領域，沉浸密度理論計算出水分子在石墨烯薄膜表面的結合能大于其在石墨烯上的吸附能，因此水分子以水滴的形式存在，這意味著石墨烯是疏水的。通過過濾制備了0.8納米厚的石墨烯薄膜，發現其具有高度疏水性，接觸角可達140°。水牛城大學的研究人員將石墨烯噴涂在鋼鐵表面，并將其浸泡在海水中一個月而不生銹，而使用傳統的高性能涂層只需幾天。由于其高疏水性和獨特的納米結構，石墨烯可用于汽車涂料以改善腐蝕保護。2.3汽車電路目前，電路技術中使用的硅晶體管的尺寸已接近相關物理定律的極限，因此很難在尺寸上取得進一步的突破。研究表明，與硅相比，電子在石墨烯中移動的阻力更小，消耗的能量更少，而且基于石墨烯的晶體管可以做得更小，允許更高水平的集成。因此，石墨烯已被確定為將在后現代時代取代硅的微電子材料。一旦技術成熟，基于石墨烯的電路就可以用于汽車。2.4車用導電功能塑料加氣系統中使用的部件（包括油箱、連接器、過濾器等）必須是導電的，以防止產生靜電，消除電擊和爆炸的危險。目前，添加了碳納米管的導電塑料已成功用于機動車加油系統。石墨烯的導電性能與碳納米管的導電性能相當，而且生產成本更低，因此它非常適合導電功能塑料領域。我們已經生產出聚合物-石墨烯復合材料（2.5%的石墨烯），其導電率約為1S-m-1，比填充碳納米管的聚合物復合材料高四倍。石墨烯基導電功能塑料還可用于汽車保險杠板、門把手、后視鏡外殼等，便于對車身進行靜電噴涂，與非導電塑料相比，無需在靜電噴涂前處理導電表面。3結論石墨烯被稱為“黑金”和“新材料之王”。科學家們甚至預言，石墨烯將“徹底改變21世紀”。石墨烯具有許多優異的性能，如高強度、高導電性和導熱性，同時又是最薄和最輕的，這使得它能夠被廣泛用于新能源汽車。由于其獨特的電和熱性能，石墨烯在許多領域有許多潛在的應用，并被列為中國未來發展的關鍵產業之一。在新能源汽車領域，石墨烯電池的概念已被多次提及，似乎已成為當前電動汽車電池技術的一個突破口。參考文獻[1]Li,J.,Ku,Y.,Yu,Y.,Liu,C.,&Zhou,Y..(2020).Optimizingproductionofnewenergyvehicleswithacross-chaincooperationunderchina'sdualcreditpolicy.Energy,194,116832.[2]Chen,S.,Ma,Y.,Xiao,Y.,Hu,X.,&Bai,Y..(2020).Synthesisofdensebutmicroporousgraphenebyna+ionsintercalationtowardhighvolumetricperformancesupercapacitors.AppliedSurfaceScience,526,146728.[3]Wang,Y.,Feng,L.,&Fan,G..(2022).Researchoncontrolofnewenergyvehiclesbasedonintelligentpowerconversion.JournalofPhysics