石墨烯電池是黑科技還是炒作？

在各大新聞的重磅報道下，不明真相的吃瓜群眾就紛紛表示首款石墨烯電池又出世了。來吧，讓我們看看這神乎其神的“石墨烯電池”到底是怎么回事。

石墨烯因其強大的導電性能而被認為是革命性儲能材料。在新能源汽車范疇，“石墨烯電池”概念被反復提及，仿佛已成為目前電動車電池技術的沖破口。石墨烯技術電池被稱為是“里程碑式的黑科技”，但是在伴隨這追捧的情況下，爭議的硝煙也從未間斷。處在風口浪尖的“石墨烯電池”究竟是概念性的炒作？還是真的會改變世界的黑科技呢？

石墨烯究竟是“神馬”？

實際上石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結構。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨約莫蘊含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。

它是英國曼徹斯特大學的物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在2004年用膠帶撕石墨“撕”出來的。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。

1毫米厚的石墨片約莫蘊含300萬層石墨烯，這種網狀的二維、幾乎完全透亮的晶體成為了世界上最薄但是最堅硬的材料。同時，石墨烯具有極好的導電性與導熱性，因此也是目前世界上電阻率最小的材料。

石墨烯電池能夠在最高60攝氏度下保持穩定，穩定且簡單的物理結構，讓這種材料能夠應付更為嚴苛的環境，不只局限于電視，石墨烯同時也是目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業革命。

所以，石墨烯瞬間一下子受到各界的酷愛。尤其是電動車范疇，石墨烯電池更被神話為“充電五分鐘，奔跑一千公里”，然而神話就是神話啊～

可以看到，在這款電池中，石墨烯并沒有作為電池的正極或負極材料，而僅僅是幫助鋰電池續航，當然，客觀來說，這款電池的性能已經很牛逼了，但是跟真正的石墨烯電池相去甚遠。

其確實這之前，有關”石墨烯－超級電池”類似這種噱頭十足的研究成果的新聞也不少見。

l早在2014年十二月初，西方媒體報道，西班牙Graphenano公司和西班牙科爾瓦多大學合作研發的石墨烯電池，一次充電時間只需8分鐘，可行駛1000公里。它被石墨烯研究者稱做“超級電池”。這種試驗室的研究成果，距離實際商用果然還是太遠。

15年十二月份，中科院上海硅酸鹽研究所公布消息稱，該所聯合北京大學、美國賓夕法尼亞大學展開繼續攻關，已研制出一種高性能超級電容器電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯，該材料具有極佳的電化學儲能特性，可用作電動車的“超強電池”，充電只需7秒鐘，即可續航35公里，相關研究成果已于十二月十八日發表在世界頂級期刊《科學》上。這個消息應當是石墨烯“自嗨”的起點，而今朝已經馬上到2017年了，我們還沒有見到一輛石墨烯電池車動車。

比如華為去年的新聞報道：“華為中央研究院瓦特試驗室宣布，他們在鋰電池范疇實現重大研究沖破，推出業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰電池，而這個新型耐高溫技術可以將鋰電池上限使用溫度提高10℃，使用壽命是一般鋰電池的2倍。”

還有在Mate8的公布會之前，也曾以石墨烯點為宣傳點，造成“公布會未開，Mate8已火”的盛況。但是后來，在長達兩個半小時的公布會中，華為只字未提“石墨烯”，只是提到了超長續航、快速充電而已，以致于許多人大呼被騙了。

“石墨烯電池”不存在？

石墨烯在電池范疇的使用形式，無外乎三種：一是筆直作為正／負極材料；二是作為導電添加劑，添加到正／負極電極材料中，或對電極材料進行復合改性解決，提高電極導電性和充放電倍率；三是作為集流體或集流體涂層，用于提高電池功率特性。

而石墨烯在鋰電池上的使用緊要采取后兩種方式。因為石墨烯筆直作為負極材料時，其表面特性容易受外界影響，穩定性極差，存在首次效率低下等問題，難以滿足鋰電池性能需求。

石墨烯材料與傳統電池材料混合，能夠顯著提升電池充放電、循環壽命等，它也成為動力鋰離子電池公司在新一輪市場競爭中的制勝點。不可否認，石墨烯使用工藝創新、研發，一直是制約我國電池相關行業實現產業升級的難題。

縱觀全國石墨烯產業，將石墨烯作為基礎材料添加到現有各類電池材料中，已成為國內各主流電池公司的普遍做法。

為甚么說石墨烯電池炒作大于實用？

不難發現，在很多百科以及專業的電池門戶網站上，很難找到有關石墨烯電池的具體解析。缺乏很多必要的技術參數，如能量密度、電壓、循環壽命等。關于電池來說，一個連基本結構都沒有明確含義的電池，鋪天蓋地的新聞又怎能讓人相信呢？新聞越多，會不會是“石墨烯電池”不靠譜的佐證呢？

那么石墨烯電池為甚么如一只困籠之獸呢？目前來看，采用石墨烯電池作為材料，還有很多內在與外在的問題急需處理：

1．成本無法接受。傳統導電炭黑和石墨都是論噸賣的，而石墨烯是論克賣，不知道猴年馬月才能降到與電炭黑和石墨相似的價格，即便是按照某些媒體報道的石墨烯降低到3元／克，換算成噸也要300萬元／噸。再退一步講，就算“超級電池”真的能制造出來，它的價格也是我們這些“窮”人無法接受的。

2、工藝不兼容。石墨烯表面積過大，會對現有鋰電池的分散均漿等工序帶來一大堆工藝問題。倘若電池廠調工藝會是一個巨大的工程，而此時又沒有性能指標沖破性進步帶來的足夠的利潤空間驅動，加之石墨烯表面特性受化學狀態影響巨大，批次穩定性，循環壽命等等都有很多問題，目前來看無法滿足加工中遇到的一堆問題。

3、倘若石墨烯做負極（取代理論容量360mAh／g的石墨）：理論上最多是石墨負極兩倍的容量（720mAh／g），效率太低，且性能受表面狀態影響極大，反觀硅，它的理論容量近石墨的10倍，且在抑制粉化開裂方面這幾年來已經有了很多科研和工業等級的成果。

所以“石墨烯電池”本來就是摻了點石墨烯的鋰離子／鉛酸蓄電池，不存在替代問題，因為這個技術壓根就是“只可遠觀不可褻玩焉”！

量產之路，道阻且長

石墨烯材料從試驗室到工程化使用，再到商業化，還有很長的路要走，更要做好石墨烯及其改性材料在工業產品中的首批次示范使用。

就目前來看，石墨烯電池無論是在先天性、技術方面、外在因素上，都或多或至少的存在著劣勢，至少在目前來看，石墨烯電池使用在實際場景中，還要很長的路要走。

電池技術發展的確比較緩慢，這要我們大家一起踏實把事情做好，而不是天天指著滿天飛的噱頭來處理生活中的問題。面對我國今朝石墨烯產品跟我國電池產品相同，量大而質拙。而到真正的石墨烯電池，我們可能還要有十年甚至更久的路走。用一個將來才會民用的東西，今朝就宣稱量產來圈錢，雖然出發點是好的，但并不利于我國電池行業的扎實發展。我們或許應當好好學習下日本做電池的那種匠人精神。

小結

石墨烯電池目前就像一頭困獸，前后夾擊，不過石墨烯電池畢竟是一頭獸，也許什么時候沖破了重圍也說不定呢！

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