如果你是一家电动汽车公司的老板，如何才能让你的公司更具竞争力呢？埃隆·马斯克正处于这种境地，他想凭借一种全新材料来增加特斯拉汽车的行驶里程，那么，这种新材料是什么呢？它又具有哪些特性跟优势呢？这期让我们看看特斯拉的秘密武器——硼烯电池。
硼烯电池结构
电池已经成为了现代科技的重要组成部分，它悄无声息，但却可以为我们身边的很多东西提供动力，这让我们得以摆脱电源插座的束缚，比如智能手机、心脏起搏器等等。由此可以看出，电池在现代科技中扮演着十分重要的角色。所以，科学家们一直在寻找最优的材料来制造电池，以提高它们的性能。例如增加续航里程，加快充电速度、优化热传导系数，加强安全性等等。除此之外，他们还要努力降低电池制造成本，让电子设备的价格更加亲民。
马斯克对电池十分着迷，他的梦想就是用零排放的电动汽车取代产生温室效应的燃油汽车，以此来保护环境。电动汽车的关键就是电池，它的主要作用就是储存能量，驱动电动机运转。电动汽车的电池性能越强，就会有越多的燃油汽车用户转投到电动汽车的阵营。
马斯克甚至计划建造一架电动飞机，在我看来，这就有些困难了，因为这块驱动飞机飞行的电池，必须要足够轻便，具有更高的能量密度以驱动飞机长距离飞行。不过，根据目前的情况来看，还没有任何一种电池符合这样的要求，作为电池行业的巨头，虽然特斯拉已经拥有了属于自己的高性能电池，但他仍旧在不断寻找更好的电池材料。
电池
市场上大部分在售的电动汽车使用的都是锂离子电池，其中就包括了特斯拉的roadster跑车。锂电池相比于传统的铅酸电池有许多优点。比如具有更高的能量密度、较低的维护成本、使用寿命也更长。然而，当把锂电池放进汽车中时，同样也出现了一些缺点。相比于燃油汽车它的重量更重，生产成本更高，电池的充电速度很慢。在使用一段时间后，电池可能会出现衰减和鼓包的现象。
大家肯定听说过石墨烯材料，它曾经被认为是最具潜力的材料之一，可以运用到很多行业，比如建筑、电子、能源甚至是健康。在最初被发现的那段时间，科学家们为它撰写了多篇论文，显示出了科学界对它的极大兴趣。顾名思义，石墨烯是从石墨中提取出来的，它完全由碳原子组成，在1毫米的石墨中含有大约多万层石墨烯，石墨是一种三维晶体结构，而石墨烯是一种二维晶体，它只有一个原子，这让碳完美的分布在了六角形蜂窝结构中。每一层的厚度为0.3纳米，每个原子之间的距离为0.1纳米，石墨烯可以通过加强电极的导电率，提高电池性能和机械的稳定性，同样也可以降低电池制的造成本，延长电池的使用寿命。
石墨烯
但现在出现了一种更为神奇的材料，甚至比石墨烯更胜一筹，科学家们把它称为硼烯，它是一种在玻璃纤维中发现的化学元素。有趣的是在3D状态下，硼是一种非金属半导体。但在2D形态中，它又变成了一种金属。硼烯具有良好的延展性、柔韧性和导电性，这让它成为了下一代电子设备，比如可穿戴设备、光探测器以及量子计算机的有力竞争者。
年当石墨烯被发现后，科学家们也开始寻找其他2D材料，因为维持石墨烯碳原子之间的化学键强度过强，很难被控制。在结构上，硼烯跟石墨烯十分类似，也拥有六角形结构。每个点都有一个硼原子，不同的是，在硼的中心有一个额外的硼原子，理论上说，这可以让硼更加稳定。由于呈周期性变化，每5个中有4个是被占据的，只有1个是空着的，只要空位以最稳定的最低能量结构分布，科学家们就可以重新排列硼在元素周期表的位置。所以，科学家们使用了很多材料跟硼反应，希望得到新的2d结构材料。
直到年，科学家们首次合成出了硼烯。它是先将硼沉积在银质底座上，再利用分子束的超高真空条件得来的，硼烯跟石墨烯还有一个不同，石墨烯很容易被剥离，而硼烯是完全长在底衬上的，这是因为石墨烯是多层结构，而硼烯是单层结构，这大大影响了它的实用性。然而在不久之前，一个科学家团队成功地创造出了双层原子硼烯结构，这意味着硼烯将跟石墨烯一样，进入实际应用阶段。
硼烯结构示意图
双层结构不仅保留了硼烯的所有优势，还大大增加了它的储能能力。较大的电容、良好的导电性以及离子导电性是决定这个材料能否用作电极的关键。硼烯具有较高的表面活性，这有助于实现金属材料的超高储存容量。此外，硼烯的结构更有助于导电。所以，它完全可以被用作电池的电极材料。不仅如此，硼烯跟锂离子有着很强的相互作用，科学家们还发现，硼氢化钠可以作为很好的锂电池正极材料，它的性能要远高于磷酸盐和其他材料。因为它具有更高的容量，更高的导电率以及更高的运输能力，硼烯或许会真的成为一种新型电池。
那么你认为，硼烯会取代石墨烯吗？
（来源：Lock空间站）
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