伟大的欧洲科技？呵呵 辣鸡 ！欧洲伽利略卫星大批次罢工　或暂停后续发射 2017-01-24 09:26 环球网军事 作者：武彦 【环球网军事报道】著名的科技网站“瘾科技”（Engadget）23日称，欧洲空间局刚庆祝完“世界定位精度最高”的欧洲“伽利略”卫星导航系统上线，就传出卫星搭载的原子钟大量出现故障。如今已经过去数天，但至今还没有找到解决办法。 报道称，目前“伽利略”卫星导航系统已经有18颗卫星在轨运行，但其中5颗卫星上的10台原子钟几乎同时出现故障并停止运行。经过地面人员的全力检查和调整，目前仍有9台原子钟处于故障状态。每颗“伽利略”卫星都安装有两台铷原子钟和两台氢原子钟，这样的冗余设置确保一旦部分原子钟出现故障，卫星也能继续维持工作。正是依托这样的设计，目前全部在轨的18颗卫星都仍在正常工作，但欧洲空间局正面临一个艰难的抉择：是否先暂停后续卫星的发射计划，等待原子钟的问题解决后再继续？ 中国航天专家庞之浩23日告诉《环球时报》记者，目前包括GPS、北斗、“伽利略”等卫星导航系统的原理就是利用高精度的时钟来确定地面位置，时钟的精度越高，定位的结果也就越精准。此外卫星导航系统的精准授时功能，也在电力等基础设施的运营、银行的汇率结算中起到非常关键的作用。因此“伽利略”卫星导航系统的原子钟发生故障，的确直接威胁到该系统的正常运行。他介绍说，太空环境非常恶劣，卫星搭载的精密原子钟需要忍受冷热温差的急剧变化以及太空辐射的考验，这些都堪称是工程学上的难题。

第三步，计划2018年，面向“一带一路”沿线及周边国家提供基本服务；2020年前后，完成35颗卫星发射组网，为全球用户提供服务。 　　北斗卫星导航系统能够提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，具有导航和通信相结合的服务特色。北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。在用户端方面，加强了兼容互操作，目前北斗导航产品，都能提供对北斗系统和国际上主要卫星导航系统的支持。 　　随着北斗系统建设和服务能力的不断提升，相关产品已经广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。 　　我国积极打造北斗产业链 　　我国积极推动动北斗系统应用与产业化发展，打造由基础产品、应用终端、应用系统和运营服务构成的北斗产业链，提升卫星导航产业的经济和社会效益。 　　北斗卫星导航产业是基于我国自主研发的北斗卫星导航系统，在军事、民用、科技等方面形成的庞大产业链，是我国未来重要战略性新兴产业。目前北斗产业链条主要包括：上游的天线、芯片、板卡等产品；中游的手持型、车载型、船载型以及结合各行业具体应用的综合型终端，品类已初具规模；下游的系统集成和运营服务业已在数据采集、监测、监控、指挥调度和军事等各领域。截至2016年10月，北斗导航型基带、射频芯片/模块销量突破2800万片，测量型高精度板卡销量近14万套，导航天线400万套，高精度天线销量超过60万只，应用于移动通信芯片的国产自主卫星导航IP核数量近1800万。 　　北斗二号卫星工程总设计师助理 郭树人：北斗目前已经形成了完整的、自主的产业链，据卫星导航协会的统计，2015年，中国卫星[股评]导航年产值是1900亿元，其中北斗的贡献率是百分之三十。目前北斗已经进入到手机，因为国际主流的手机芯片厂商已经将北斗功能融入了手机芯片中，装载北斗功能的手机已经超过一亿台。 　　在行业领域已取得显著的经济和社会效益的同时，大众应用成为北斗产业新的增长点。采用北斗IP核的国产手机，装有北斗接收芯片的儿童、老人智能手表都已投放市场，并在一些地方的养老机构和小学开展应用，北斗系统正在进入中国千家万户，给人们带来触手可及的高精度服务应用服务。 　　北斗卫星导航系统促产业融合发展 　　近年来，通过北斗卫星导航系统和互联网等新技术融合，“北斗+”概念逐步清晰、物化，涌现出众多产业新生态，推动传统产业转型升级。 　　卫星导航是一种传感器，提供智能领域所需的最基本信息。随着定位精度越来越高，使传感器能力不断提高，也使得智能化水平不断提升。北斗卫星导航系统积极融入到国家经济社会发展的主战场，在推动大众创业、万众创新，大力提升产业创新能力发挥了重要作用。 　　自2012年底北斗二号卫星工程完成建设任务以来，北斗系统可靠性和服务性能不断提升，并为系统服务向全球拓展奠定坚实基础。北斗系统与新兴技术不断融合发展，与互联网+、大数据、云计算等融合发展，支持卫星导航与移动通信、无线局域网等信号的融合定位及创新应用，发挥了联通网路虚拟世界与现实世界的桥梁作用，让“北斗+”概念逐步清晰、物化，让应用从传统走向更智能。 　　北斗二号卫星工程总设计师助理 郭树人：下一步我们要保证北斗二号系统连续稳定的运行，同时要尽快建成我们的全球卫星导航系统，在这个过程中我们要保持区域系统和全球系统的平稳过渡，让用户感受不到系统中断或者性能下降，他们感到的是我们性能的不断提升。 　　据介绍高精度定位的公共服务，目前已经开始应用于精准农业，形变检测，物流管理。随着科技的不断发展，未来北斗导航系统要融网络、融数据、融终端、融产业，努力构建智能化卫星导航应用服务生态体系。

有了它，你还怕美国嘛 ？中国合成出全氮阴离子盐 或可用于造“干净”氢弹 2017-01-28 13:12:34　来源: 新华网 观察者网 全氮阴离子盐南京理工大学材料 还记得科幻作品里面威力堪比核武器而没有核污染的”N2爆弹”吗？中国造出来了。南京理工大学化工学院胡炳成教授团队近日成功合成世界首个全氮阴离子盐，占领新一代超高能含能材料研究国际制高点。相关研究论文27日发表在国际顶级期刊《科学》上，这也是我国在《科学》上发表的含能材料领域第一篇研究论文。 某科幻动漫中的N2炸弹爆炸画面 “N2炸弹”的威力 据南理工网站报道，此次合成的化合物含有全氮阴离子（N5-)。据相关论文，全氮类超高含能材料（炸药）的能量可达3倍TNT以上，具备高密度、高能量、爆轰产物清洁无污染（爆炸产物为氮气，无污染）、稳定安全等特点。全氮类物质的相关研究将直接推动超高含能材料的快速进步，相关材料的研制成功有望在炸药、发射药和推进剂领域产生惊人的发展。 据报道，在世界范围内，获取全氮阴离子都是一个难题，自1772年从大气中分离出来N2以后，直到1890年，才发现第一种全氮离子N3-，此后相关研究止步不前。科研工作者对从N3到N13的各种全氮衍生物进行了大量的理论预测，但真正制取成功相关化合物的成果少之又少。用于制备全氮离子的前驱体芳基五唑直到1956年才首次被合成；1999年，美国空军研究实验室才首次合成呈线状N5+阳离子，当时的研究目的是制造取代有毒的肼类火箭燃料的新型火箭燃料。南京理工大学胡丙成教授团队这次成功合成出全氮阴离子盐是这一领域的突破性成果。理论上，全氮类物质的能量水平可达10^4~10^5焦耳/克级别，这相当于TNT炸药的10~100倍，不仅可用于制造更大威力，的炸药、发射药、推进剂，也有望用于制造不需核裂变起爆的“干净”氢弹，这几乎就是我们前面刚刚提到的幻想中的“N2爆弹” (EVA里面对N2的解释是None nuclear的缩写，但有意思的是，现实中全氮类物质爆炸的产物就是N2——氮气)了。 中国科学家在新春之际向全国人民献上下一代大爆竹方案…… 以下是新华社27日报道内容： 新华网南京1月27日电（记者凌军辉）南京理工大学化工学院胡炳成教授团队近日成功合成世界首个全氮阴离子盐，占领新一代超高能含能材料研究国际制高点。相关研究论文27日发表在国际顶级期刊《科学》上，这也是我国在《科学》上发表的含能材料领域第一篇研究论文。 胡炳成教授介绍，新型超高能含能材料是国家核心军事能力和军事技术制高点的重要标志。全氮类物质具有高密度、超高能量及爆轰产物清洁无污染等优点，成为新一代超高能含能材料的典型代表。目前，该领域的研究热点之一是全氮阴离子的合成。由于制备全氮阴离子的前驱体芳基五唑稳定性较差，加上全氮阴离子自身不稳定，致使采用常规方法获取全氮阴离子非常困难。自1956年芳基五唑被首次合成以来，制备稳定存在的全氮阴离子及其盐的研究一直没有取得实质性进展。 胡炳成教授团队经过多年研究，解决了这一困扰国际含能材料研究领域达半个多世纪的世界性难题，在全氮阴离子的合成中取得了重大突破性进展。他们创造性采用间氯过氧苯甲酸和甘氨酸亚铁分别作为切断试剂和助剂，通过氧化断裂的方式首次制备成功室温下稳定全氮阴离子盐。热分析结果显示这种盐分解温度高达116.8 ℃，具有非常好的热稳定性。 全氮阴离子盐的成功制备，是全氮类物质研究领域的一个历史性突破，为全氮阴离子高能化合物的制备奠定了坚实基础，对于全氮类物质的合成应用以及全氮含能材料的发展具有重要的科学意义。 高性能含能材料不仅可以用来制造大爆竹，也是下一代大“窜天猴”——运载火箭的关键技术，新型材料将可大幅度提升火箭的比冲，有望大幅度提高运载火箭性能

谁有可燃冰钻采的最强技术，中国！中国总是这样刚突破就是世界领先不鸣则已一鸣惊人。新华社长春1月19日电（记者李双溪、孟含琪）记者从吉林大学了解到，经10余年技术攻关，吉林大学科研团队研发出陆域天然气水合物冷钻热采关键技术，填补了国内该领域空白，前不久获得2016年国家技术发明奖二等奖。 　　天然气水合物，又称可燃冰，分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。其燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水，污染比煤、石油、天然气小很多，但能量高于煤、石油、天然气十倍。并且，可燃冰储量巨大，据估计天然气水合物中所含有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气总量的两倍，被国际公认为石油、天然气的接替能源。

青岛能源所研发低成本锂电池 2017-01-21 09:45 青岛生物能源与过程研究所 T中 微信关注 OFweek锂电网 ,获取最新资讯 OFweek锂电网讯 近年来，价格低廉且使用费用极低的低速电动车（≤70 km/h）极大便利了百姓的出行，丰富和满足了广大群众的物质生活。其价格亲民，使用方便，备受三线和四线城镇居民欢迎，2015年销量破七十万，2016年高速增长，销量突破100万。然而，大多数低速电动车使用的是铅酸蓄电池作为动力，铅酸蓄电池具有显著的成本优势，但是环境污染严重，已经不符合国家提出的“生态文明”社会建设的要求。据不完全统计，目前铅回收率不到30%，每年产生的废铅超过260万吨，严重污染水源和土壤，引起人体血铅超标。因此，低速电动车的无铅化绿色发展已迫在眉睫。依托中国科学院青岛生物能源与过程研究所建设的青岛储能技术研究院在2012年建院之初，根据产业的迫切需求，把低速电动车的无铅化作为主要工作目标，创新性地提出了低成本锂离子电池技术、低成本水系锌电池技术和新型镁电池技术的三种解决方案，部署了五十多人的技术团队进行技术攻关，取得阶段性进展。 为贯彻落实《中国制造2025》和《工业绿色发展规划（2016-2020）》，引导企业持续开发、使用绿色环保原材料，减少和降低有害物质的应用，工信部编制并发布了《国家鼓励的有毒有害原料（产品）替代品目录》，明确提出了以锂电池替代铅酸蓄电池的要求，低成本绿色环保型锂电池将迎来更为广阔的市场空间。以市场需求为研究焦点，坚持研究成果可产业化落地的研发原则，青岛储能院致力于低成本锂电材料体系开发研究，在国内首先提出并发展低成本的阻燃纤维素隔膜（ACS Appl.Mater.Interface, 2013,5,128-134；Prog.Polym.Sci., 2014,43,136-164.；Electrochim.Acta,2016,188,23-30；专利号ZL201110434221.6）、利用废旧碳电极和高品质煤矿石发展低成本碳负极（Electrochim.Acta,2016,196,603-610，专利号CN201610072072.6）、无氟环保硼酸锂盐（Coordin.Chem.Rev., 2015, 292, 56-73；J.Mater.Chem.A,2015,3,7773-7779；专利号ZL201210425872.3，ZL201210425838.6）等低成本锂电池材料，在低成本锂离子电池材料领域申请专利16项，发表SCI论文10余篇。目前实现了低成本锂离子电池的中试，每瓦时成本控制到0.5元/Wh，成本接近铅酸电池，而性能大幅提升，当前正在跟相关企业进行产业化推广。 锌电池体系以低成本及高容量的优势在人类储能器件中占有一席之地，其使用材料和制备工艺无毒和无污染的特点更适合于低速电动车的绿色健康发展。锌电池利用水系电解液，成本上拥有更大竞争力。然而，大多数锌电极材料在水系电解液中不稳定，副反应多，电池循环寿命差。针对上述瓶颈，青岛储能院通过高浓金属有机盐基电解液改善锌电极电化学行为，成功解决了锌电池充电效率低和循环寿命差的弊端。同时，该电解液体系显著提高了水系电解液的电位窗口，实现了锌电极与高电压正极材料的匹配，基于此电解液构筑的锌-磷酸铁锰锂电池能量密度达183Wh/kg（基于活性物质），预计器件的能量密度略高于铅酸电池（Electrochem.Commun.,2016,69,6-10；ACS Appl.Mater.Interface,2015,7,26396-26399）。 相比于锂离子电池，可再充镁电池是一种高安全和低成本的二次电化学储能器件，是低速电动车无铅化的重要解决方案。青岛拥有丰富的镁资源优势，具有发展镁电池储能电源得天独厚的优势。青岛储能院创造性地提出了基于大半径、非亲核、氟化硼烷阴离子的镁盐设计思路，成功探索出同时满足易制备、镁负极兼容、高电导率、非亲核、不腐蚀集流体及宽电位窗口等六大性能要求的电解液体系（Adv.Energy Mater., DOI:10.1002/aenm.201602055）；青岛储能院还发展了高电导、耐腐蚀新型的裂解石墨膜集流体材料体系（J.Mater.Chem.A,2016,4,2277-2285）。在此技术上，基于该电解液开发的新型低成本镁-硫电池能量密度达900Wh/kg（基于活性物质计算），器件的能量密度预计在300Wh/kg以上。该新型电池设计理念为未来低成本镁电池的发展提供了方向和思路。低成本锂电池技术的发展及新型镁、锌电池的前瞻性研究势必加速推动低速电动车环保绿色无铅化的进程，引导低速电动车能源转型升级，为山东乃至我国工业绿色发展做出巨大的技术贡献。

长期以来，人们使用的锂电池基本都是液态锂电池。液态锂电池工艺成熟、生产效率高、传导效果好，但同时也存在易漏液着火爆炸的安全隐患，因而科研人员一直在综合性能更高的固态锂电池研究方面孜孜以求。依托青能所建设的青岛储能产业技术研究院研发团队在陈立泉院士和国家杰出青年科学基金获得者崔光磊的带领下，针对固态电池发展中固界面阻抗过大的瓶颈问题，创造性地提出了 “刚柔并济”聚合物电解质的设计理念，创新性地构建了复合电解质材料体系，制备出一系列综合性能优异的固态聚合物电解质体系，研发出全新的高能量密度全固态锂电池。 据了解，这种全固态锂电池的能量密度已经达到300瓦时/千克，商业化应用价值是目前液态锂电池的2倍。通过五次穿钉实验，固态电池并未起火和爆炸，安全性能极佳，而且在拔除钉子后电压有所恢复，再一次彰显出固态电解质良好的自修复性能和安全性能。相关技术已申请中国发明专利29项，国际PCT专利3项。 “由于深海的压力巨大，深潜器下海搭载高能量密度、高安全性全固态锂电池是最理想的能源动力。”据青能所锂电池研发团队的科研人员介绍，2016年12月初他们研发的固态锂电池已经通过了中科院深海所11000米模拟压力舱120兆帕在线压力测试。此次随科考船远赴马里亚纳海沟，是首次进行全海深示范应用。

运载力世界第二大火箭 长征5号 2016年11月3日，在海南文昌发射场，中国最大推力新一代运载火箭长征-5号首次发射任务取得圆满成功。 对于长征-5号发射成功的意义，国内媒体进行了密集报道，其中不乏充满溢美之辞的稿件…… 如《环球时报》称长征-5号火箭是达到世界先进水平的重型火箭，采用全球一流技术水平的发动机； 《人民日报》也说，中国是世界上继俄罗斯后，第二个掌握高压补燃液氧/煤油发动机技术的国家； 《凤凰网》则刊文表示，在液氧/煤油火箭发动机研发方面，中国已超过美国；众多省市地方媒体说，中国长征-5号火箭的运载能力已将日本甩开了几条大街…… 长征-5号火箭的研制成功，对中国来说，确实具有里程碑意义，每个中国人都应为其发射成功感到自豪与骄傲。

世界第一的快速响应固体燃料火箭 快舟一号 ！在广东省珠海市举办的第十一届中国国际航空航天博览会上，中国航天科工集团展出了我国首个具有低成本、快速集成、快速入轨创新特点的小型固体运载火箭——快舟一号固体运载火箭，它将跟快舟十一号火箭共同支撑我国商业航天发展。 据中国航天科工集团相关负责人介绍，由在汉央企航天科工四院研制的“快舟一号”固体运载火箭是世界上首个星箭一体化设计的小型固体运载火箭，具有快速集成、快速入轨、栅格翼舵面等创新特点。2013年和2014年先后成功发射卫星，标志着中国成为首个完成星箭一体化快速应急空间飞行器发射试验的国家，具备了“太空快速响应”能力，一旦需要，可以在几天甚至几小时内将卫星发射上天。

截至2016年11月30日，由航天长征化学工程股份有限公司设计制造，具有我国自主知识产权的安徽昊源一期航天炉已经连续运行320天，再创世界气流床气化技术连续运行（A级）时间世界纪录。这是继2012年航天炉不间断连续运行215天的世界纪录后，再次刷新此项纪录。 航天炉，又叫做航天粉煤加压气化炉，是航天粉煤气化技术的核心设备。该设备自2008年应用成功以来，备受行业关注。国内外同类型粉煤气化技术因为煤质、操作、催化剂等因素，气化炉连续运行时间大多为200天左右，停运重新生产后，将会造成较大经济损失。能够在这一关键设备上保持连续运行，表明我国拥有完全自主知识产权的航天粉煤气化技术已达世界领先水平。（记者栾笑语）

在这种原型的基础上，美国又开始研制新一代“伴随卫星”，名为“迷你AERCam”。由于小型化技术的进步，它的直径减少到了7.5英寸，质量仅10磅。它增加了GPS接收器、一个百万像素静止图像相机，改用了密度更大的氙气推力器和更亮的LED阵列灯，并且可以充电、也可以补充推力使用的氙气。NASA甚至为它设计了专用的对接装置，这样宇航员不用出舱就能释放和回收它，并在对接架上进行充电和加气。迷你AERCam有望在未来进一步承担定期外部检查的任务，特别是针对宇宙空间站这种长期的航天器的外部检查。 我国是第二个掌握伴随卫星技术的国家。2008年，神舟7号载人飞船就发射了伴随卫星，这是我国首次进行的在轨拍摄大型航天器的试验，使用的相机像素为130万（此次拍摄天宫和神舟11号的卫星使用相机是2500万像素）。 当时，神舟7号的伴随卫星伴飞小卫星由中科院上海微小卫星工程中心研制，采用了两舱结构一体化设计，用轻型镁合金材料作为主结构框架，整星重量不超过40公斤。它在４×８公里的椭圆轨道上环绕飞船轨道舱飞行，相机携有广角和长焦两个镜头，能够捕捉４米至２公里内的清晰图像。

海天通信的瓶颈 老文章 ～“蛟龙”号的第四次深潜试验中，首次突破7000米大关，位于大洋深处的试航员通过水声通信系统向当时正在天空遨游的神舟九号航天员发出了最诚挚的祝福：叶聪、杨波、刘开周三名潜航员祝福景海鹏、刘旺、刘洋三位航天员与天宫一号对接顺利！祝福我国载人航天、载人深潜事业取得辉煌成就！这种通信的实现，想必只有通信人才能明白其间所经历的痛苦，也只有通信人才能享受到这种来之不易的喜悦！ 为密切配合我国海洋战略，提高海洋信息科学技术前沿基础研究能力，我国的科研人员并没有停歇科研脚步。他们明白，高速数字水声通信系统在“蛟龙”号上的技术应用范围还相对较窄，需要开展更为前沿的技术研发和海洋工程应用。 就在去年，国家自然科学基金委信息学部在西北工业大学国际会议中心召开了水下通信与探测重点项目群技术研讨会。国家自然基金委信息科学部的相关领导以及多位国内外著名学者及国内近30所大学、科研院所的100余名水声领域专家代表参加了此次研讨会。 国家自然科学基金委水下通信与探测重点项目群研讨会 会上，马远良院士作了“水声信号处理中的科学问题和发展展望”的专题报告。中科院声学所、西北工业大学、华南理工大学、哈尔滨工程大学和浙江大学的重点项目负责人分别汇报了项目进展、组织管理与研究计划情况。全国多个高校知名教授和中船重工研究所的专家作了19个专题报告，并就水声通信与探测技术前沿和数据、软件共享进行了热烈的讨论。国家自然科学基金委相关负责人就水声领域的十三五发展规划提出了意见和建议，期待水声领域研究范围继续延伸、研究水平不断提高。 而今年的5月24日，哈尔滨工程大学水声学院乔钢教授所在的科研团队顺利完成了承担的“远程、矢量、全双工水声通信技术”国家“863”计划项目，发明了水下多用户、全双工的声波通信方法，并研制了国际上首创的具有全双工通信能力和组网能力的水声通信机，解决了过去水下声通信中收发不能同时工作的问题，取得了水下声通信领域的重大技术进步。

乔钢教授科研团队所攻克的水下声波通信技术，能克服目前水下有缆通信的弱点，大大提高获取数据的灵活性、时效性，降低风险和费用，同时也是对目前无缆半双工水下通信设备的创新和提升。在国际上首次实现了单传感器的水下定向通信和双用户通信，极大提高了网络效率和信息吞吐量，攻克了超宽带通信中非一致性多普勒补偿的难题，提高了水声通信系统的稳定性。应用该项目，可实现多参数、多站位同步联合观测，大幅提升“海洋感知网”的观测能力。哈工程的这一科研成果，无疑使我国在水声通信领域获得了飞跃性的进展。此外，科研团队在项目的研发过程中，提出了多项原始创新性技术，目前已经在行业中获得应用。 我们预计，水声通信的发展，将会对以下应用方向产生重要影响：潜水员、无人潜航器、水下机器人等水下运动单元平台间的信息交换；海岸检测、水下节点的数据采集、导航与控制、水下生态保护监测等三维分布式传感网应用；水下传感器、水下潜航单元与水面及陆上控制或中转平台间的通信。由此可见，水声通信技术在民用、科研及军事领域的应用前景将十分广阔，我国将继续独立自主地发展水声通信！

近日，中船重工第七一二研究所和武汉地铁公司共同研发的直流越区负荷开关及装置技术通过评审，被认为达到国际领先水平。这意味着困扰地铁行业多年的常因供电设备故障而暂时停运的难题被攻克。

记者10月11日从中国科学院获悉，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮和黄行九课题组的副研究员刘金云等在研制高性能石墨烯锂离子电池方面取得新成果，研制了具有高容量长寿命的三维石墨烯纳米复合锂离子电池材料。研究成果发表在国际期刊《先进材料》上，并且被选为卷首论文。 从便携式电子设备到新能源电动汽车，都对高性能锂离子电池具有迫切需求。作为锂离子电池的核心，电极活性材料普遍要求具有高容量和能量密度、长期循环稳定和安全性。为了获得高容量和能量密度，活性材料在电极中的比例应最大化；循环稳定和安全性则要求电池材料具有优良的电子传输和离子扩散性能。三维纳米结构是满足上述需求的理想材料，然而一般的三维电池材料包含金属或其他高密度材料作为框架支撑，大大降低了活性材料的比例，减小了全电池的容量，也成为长期循环稳定性的限制因素。 刘金云等通过美国伊利诺伊大学香槟分校和中科院合肥研究院合作，研制了一种基于三维石墨烯的复合电池材料，具有高的活性材料负载量、短的离子电子传输路径，而且电极材料组装成电池不需要使用任何粘结剂和导电剂等添加剂，电池具有高容量和优良的循环稳定性。研制的三维石墨烯/五氧化二钒电池正极材料，在12分钟完全充/放电条件下，循环2000次后电池容量大于200 mAh/g（大量文献报道小于1000次、容量普遍低于150 mAh/g）；而且1分钟充电的容量，达到商用和文献报道的大于5分钟的相近容量。此外，该三维石墨烯复合电池材料结构设计还可以应用于锂离子电池负极材料，比如研制石墨烯/硅复合负极，展现出良好的通用性。