12月1日,華為中央研究院在日本向全球宣布:鋰電子電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破。推出世界首個(gè)高溫壽命石墨烯基鋰離子電池。同時(shí),將推出超級(jí)快充手機(jī),正式開(kāi)啟石墨烯商用時(shí)代!
瘋傳“充電5分鐘奔跑1000公里”的石墨烯電池,據(jù)說(shuō)如果可靠性得到證明,延伸到汽車(chē)產(chǎn)業(yè)后,石油將面臨巨!大!利!空??!
“神奇材料”石墨烯到底是個(gè)什么鬼
石墨烯本來(lái)就存在于自然界,只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。它一層層疊起來(lái)就是石墨。
對(duì),最常見(jiàn)的就是鉛筆啦!鉛筆在紙上隨便劃過(guò),留下的痕跡就可能是幾層石墨烯。
1mm的石墨大約包含300萬(wàn)層石墨烯。層與層之間附著得很松散,易滑動(dòng),使得石墨非常軟、易剝落。2004年,英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室成功制備出石墨烯,證實(shí)了它的存在。
沒(méi)錯(cuò),他們用特殊膠帶手撕石墨片一次又一次,活活撕出了一枚諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
石墨烯是由單層碳原子構(gòu)成的六角形蜂巢晶格的平面二維材料,是幾乎完全透明的晶體,理論厚度僅為0.34納米,具有極好的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性,是目前世界電阻率最小、最薄但最堅(jiān)硬的材料。
石墨烯瞬間集萬(wàn)千青睞于一身,尤其是電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,一輛電動(dòng)汽車(chē)如果想達(dá)到設(shè)定的動(dòng)力蓄電池組總能量,配備石墨烯電池的重量只需普通動(dòng)力電池的1/8(石墨烯電池本身的重量?jī)H是傳統(tǒng)電池的一半)。理論上說(shuō),它的使用壽命也是傳統(tǒng)氫化電池的4倍,鋰電池的2倍。
BUT,據(jù)說(shuō)目前,市面上大部分所謂的石墨烯電池都是在鋰電池等電池中通過(guò)技術(shù)手段添加一些石墨烯,更多還是作為輔助材料的配角兒。也就是說(shuō),還沒(méi)有那么厲害的純粹的石墨烯電池。
商業(yè)應(yīng)用其路漫漫
理論上,單層石墨烯導(dǎo)電性最好,用于電池充電時(shí)間短,而層數(shù)越多導(dǎo)電性越差,電池充電時(shí)間越長(zhǎng)。
但是,要制造石墨烯可不是那么容易。
第一,技術(shù)尚不完善。
只有沒(méi)有任何缺陷的石墨烯才具備完美特性,而實(shí)際生產(chǎn)的石墨烯多為多層且存在缺陷。只有依靠最費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢(qián)的手段——機(jī)械剝離法,即用膠帶粘到石墨上,手工把石墨烯離析出來(lái),才能獲得電學(xué)和機(jī)械性能都最佳的石墨烯樣品。設(shè)備、技術(shù)含量低,但成功率也低,要進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn),毫無(wú)任何商業(yè)價(jià)值。
盡管有一些能夠增產(chǎn)降本的制造方法,但迄今為止還沒(méi)有真的能適合工業(yè)化低成本、大規(guī)模推廣生產(chǎn)石墨烯的技術(shù)。
第二,成本過(guò)高。
由于無(wú)法量產(chǎn),制造石墨烯成本昂貴。此前石墨烯價(jià)格高達(dá)5000元/克。
所以,低成本、大規(guī)模、高品質(zhì)石墨烯的一致性和可重復(fù)合成方法的開(kāi)發(fā),是最大的困難。石墨烯實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、商業(yè)化應(yīng)用長(zhǎng)路漫漫。
專(zhuān)家之聲
中科院:“雙層石墨烯一維體系具有的奇特電學(xué)及光學(xué)性質(zhì)。不是貼電池上散熱用的?!保ㄒ馑际侨A為石墨烯電池是假的,只是貼在電池上散熱而已。)
材料科學(xué)家,中國(guó)鈷酸鋰、錳酸鋰電池正極材料主要奠基人,北京大學(xué)新能源材料與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任,國(guó)家“十一五”863電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力鋰電池項(xiàng)目負(fù)責(zé)人其魯:鋰電池的正極和負(fù)極都是層狀物的結(jié)構(gòu),所以在一定的外界條件下,才能形成從正極到負(fù)極的遷移。而石墨烯是一個(gè)單層的碳原子環(huán)狀結(jié)構(gòu),就它本身的化學(xué)物理性質(zhì)決定它不會(huì)形成鋰電池單獨(dú)的負(fù)極材料。
清華能源互聯(lián)網(wǎng)研究員劉冠偉:“石墨烯電池”技術(shù)接近于不存在,石墨烯只有在理論上能夠提高充放電速率,而對(duì)于容(能)量的提升基本沒(méi)有任何幫助(期望解決手機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航的人要失望了),其噱頭意義遠(yuǎn)大于實(shí)用價(jià)值。
清華大學(xué)材料學(xué)院微納力學(xué)中心教授朱宏偉:現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的石墨烯應(yīng)用,有些確實(shí)是在炒概念,真正做石墨烯的企業(yè)其實(shí)沒(méi)有幾家。當(dāng)前一些石墨烯應(yīng)用是原來(lái)碳材料就可完成的,優(yōu)勢(shì)不是很明顯。非石墨烯不可、真正有價(jià)值的應(yīng)用,現(xiàn)階段還停留在實(shí)驗(yàn)室中。
新能源電池研究不具名行業(yè)專(zhuān)家:目前,石墨烯對(duì)新能源電動(dòng)電池的貢獻(xiàn)主要在于可以提高電池的快充性能,但目前并沒(méi)有突破性進(jìn)展。
青島華高墨烯科技股份有限公司CEO鐘成博士:有些企業(yè)把石墨烯數(shù)據(jù)吹得非常離譜,比如稱(chēng)充電幾分鐘跑1000公里,科學(xué)上講是非常不靠譜的。
發(fā)現(xiàn)石墨烯的2010年諾貝爾獎(jiǎng)得主安德烈?蓋姆, 去年也明確表示“包括石墨烯電池在內(nèi)的許多應(yīng)用產(chǎn)品也許存在炒作嫌疑”。
評(píng)論