【石墨烯材料在新能源汽车中的应用探究2000字（论文）】

石墨烯材料在新能源汽车中的应用研究目录TOC\o"1-2"\h\u11329石墨烯材料在新能源汽车中的应用研究 117719摘要 1100990引言 129631石墨烯在新能源汽车中的运用 1184731.1电动汽车储能 1315421.2锂电池电极材料 2318872轻量化材料 2271932.1电加热座椅 2185742.2车身涂装领域 25822.3汽车电路 2140552.4车用导电功能塑料 350773结论 327655参考文献 3摘要在众多新材料中，石墨烯具有高导电性、高强度、高导热性、高透光性和远红外发射性能。远红外波相当于人体的静态波，容易被人体吸收。石墨烯是迄今为止发现的最薄、最硬、最能导电的材料。在此期间，石墨烯的制备方法已经成熟，其性能也得到了优化，其使用也变得越来越成熟和广泛。随着新技术的发展，石墨烯材料越来越多地被应用于新能源汽车。关键词：石墨烯；新能源汽车；应用0引言石墨烯是一种平面二维材料，由碳原子组成的六方中轴网，其sp2混合轨道由碳原子及其共价键网络形成，碳-碳键间距仅为1.42埃。石墨烯内的碳原子之间的相互连接是灵活的，当外力作用于石墨烯时，碳原子的表面会弯曲变形，这样碳原子就不必为适应外力而重新定位，从而确保结构的稳定性。1石墨烯在新能源汽车中的运用1.1电动汽车储能电源、电动方向盘和电动马达是纯电动汽车的三个主要系统。目前，锂离子电池、超级电容器和燃料电池是主要的能源，要求电极材料具有高比表面积、高导电性和良好的电化学稳定性，这使石墨烯具有广泛的应用。1.2锂电池电极材料与铅酸电池和镍氢电池相比，锂离子电池具有能量密度高、寿命长、环保和安全性能好等优点。2004年，沃尔沃推出了一款使用锂离子电池的概念车。今天，日产、丰田、比亚迪和江淮汽车在纯电动汽车领域推出相应的系列。石墨烯的特殊微观结构有利于锂离子的吸收和迁移，这可以提高锂电池的能量和功率密度。在这个领域已经取得了一些研究成果。石墨烯作为锂离子电池的负极材料，其比容量可以达到540mAh-g-1；通过研究石墨烯片层的孔径，发现孔径与锂离子电池的快速充放电密切相关；石墨烯/Co3O4制造的负极材料的比容量可以达到935mAh-g-1-1；PNNL已经解决了使用石墨烯的锂空气电池预计使用石墨烯将显著提高电池的容量。2轻量化材料2.1电加热座椅电动加热座椅是高端豪华汽车的一个基本特征。加州大学的一项研究表明，石墨烯的导热性比碳纳米管更好，碳纳米管的导热性超过3000W-Mk-1，而单层石墨烯的导热性高达5300W-Mk-1，根据一项研究，甚至高达6600W-Mk-1。在聚苯乙烯中加入石墨烯作为增强材料，可以得到强度高、导热性好、质量小的复合材料；在聚合物中加入5%（按重量）的石墨烯，复合材料的导热性是聚合物基体的四倍。由于石墨烯的超二维纳米结构，所有这些材料都可以作为高性能的导热材料使用，从而确保在受热区域的均匀传热。2.2车身涂装领域在理论领域，沉浸密度理论计算出水分子在石墨烯薄膜表面的结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，这意味着石墨烯是疏水的。通过过滤制备了0.8纳米厚的石墨烯薄膜，发现其具有高度疏水性，接触角可达140°。水牛城大学的研究人员将石墨烯喷涂在钢铁表面，并将其浸泡在海水中一个月而不生锈，而使用传统的高性能涂层只需几天。由于其高疏水性和独特的纳米结构，石墨烯可用于汽车涂料以改善腐蚀保护。2.3汽车电路目前，电路技术中使用的硅晶体管的尺寸已接近相关物理定律的极限，因此很难在尺寸上取得进一步的突破。研究表明，与硅相比，电子在石墨烯中移动的阻力更小，消耗的能量更少，而且基于石墨烯的晶体管可以做得更小，允许更高水平的集成。因此，石墨烯已被确定为将在后现代时代取代硅的微电子材料。一旦技术成熟，基于石墨烯的电路就可以用于汽车。2.4车用导电功能塑料加气系统中使用的部件（包括油箱、连接器、过滤器等）必须是导电的，以防止产生静电，消除电击和爆炸的危险。目前，添加了碳纳米管的导电塑料已成功用于机动车加油系统。石墨烯的导电性能与碳纳米管的导电性能相当，而且生产成本更低，因此它非常适合导电功能塑料领域。我们已经生产出聚合物-石墨烯复合材料（2.5%的石墨烯），其导电率约为1S-m-1，比填充碳纳米管的聚合物复合材料高四倍。石墨烯基导电功能塑料还可用于汽车保险杠板、门把手、后视镜外壳等，便于对车身进行静电喷涂，与非导电塑料相比，无需在静电喷涂前处理导电表面。3结论石墨烯被称为“黑金”和“新材料之王”。科学家们甚至预言，石墨烯将“彻底改变21世纪”。石墨烯具有许多优异的性能，如高强度、高导电性和导热性，同时又是最薄和最轻的，这使得它能够被广泛用于新能源汽车。由于其独特的电和热性能，石墨烯在许多领域有许多潜在的应用，并被列为中国未来发展的关键产业之一。在新能源汽车领域，石墨烯电池的概念已被多次提及，似乎已成为当前电动汽车电池技术的一个突破口。参考文献[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