近日，有一條新聞引爆了科技圈，華為宣布旗下研究所成功研發(fā)出了石墨烯鋰電池，并且即將投產(chǎn)。這種新聞雖然從技術(shù)角度很多人看不懂，但是在話題性上可是一點(diǎn)都不缺，甚至像《舉國(guó)沸騰！今天，華為讓世界再一次傻眼》、《華為剛剛宣布，美國(guó)慌了！》這種文章也開(kāi)始在朋友圈中廣泛流傳。不過(guò)這種也有很多人對(duì)這個(gè)技術(shù)嗤之以鼻，認(rèn)為華為是在用這個(gè)噱頭營(yíng)銷(xiāo)，那么關(guān)于石墨烯電池，真相究竟如何？
華為推出耐高溫長(zhǎng)壽命石墨烯鋰電池
12月1日，華為中央研究院瓦特實(shí)驗(yàn)室在第57屆日本電池大會(huì)上，宣布即將推出業(yè)界首個(gè)石墨烯基鋰離子電池。而這已經(jīng)是華為第二次在這一大會(huì)上推出新技術(shù)了，去年的第56屆日本電池大會(huì)上，華為就展示了鋰電池超級(jí)快充技術(shù)，這種新的電池充電速度是普通手機(jī)的10倍，一款3000mAh的電池5分鐘可充入48%的電量，充電速度比現(xiàn)在業(yè)界主流要快上三四倍。在日前華為展示石墨烯基鋰離子電池的同時(shí)，他們也宣布即將在年內(nèi)推出搭載超級(jí)快充的手機(jī)。
所以今年展示的的石墨烯基鋰離子電池可能就還需要一段時(shí)間才能商用了，不過(guò)這并不影響我們對(duì)這種電池技術(shù)有所期待。這一技術(shù)的最大特點(diǎn)就是能夠大幅提高電池的熱穩(wěn)定性和使用壽命，要知道之前的鋰電池在高溫下工作不僅效率低，而且會(huì)極大地降低壽命。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，華為的以石墨烯為基礎(chǔ)的新型耐高溫技術(shù)可以將鋰離子電池上限使用溫度提高10℃，使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。
不過(guò)近期看來(lái)，這一技術(shù)對(duì)于手機(jī)的影響可能并不是很大，畢竟手機(jī)的工作溫度頂天就到40多攝氏度了，再高不僅對(duì)元器件有傷害，手機(jī)的散熱系統(tǒng)也承受不住，用戶會(huì)感覺(jué)到明顯的灼熱感。但是華為表示，這一研究成果將給通信基站的儲(chǔ)能業(yè)務(wù)帶來(lái)革新，在非洲等炎熱地區(qū)使用該高溫鋰離子電池的外掛基站工作壽命可達(dá)4年以上。石墨烯基鋰離子電池對(duì)于電動(dòng)車(chē)和無(wú)人機(jī)使用也有極大的意義，因?yàn)檫@兩者經(jīng)常會(huì)在惡劣的工作環(huán)境下工作。
石墨烯也可以當(dāng)電池？中科院告訴你有可能
但是也有很多人對(duì)華為的電池抱有疑問(wèn)，石墨烯作為一種非活性材料，怎么才能用到電池中呢？華為其實(shí)在通稿中說(shuō)的很明白，這是石墨烯基鋰電池，不是石墨烯電池。具體說(shuō)來(lái)就是華為利用了石墨烯的優(yōu)秀特性改造了鋰電池。
據(jù)了解，華為石墨烯基鋰離子電池原理是通過(guò)在電解液中加入高溫抗分解添加劑，配合高溫穩(wěn)定的大單晶正極，大幅提升電池?zé)岱€(wěn)定性，同時(shí)采用石墨烯進(jìn)行高效散熱。華為給出的解釋是這樣的：① 在電解液中加入特殊添加劑，除去痕量水，避免電解液的高溫分解；② 電池正極選用改性的大單晶三元材料，提高材料的熱穩(wěn)定性；③ 采用新型材料石墨烯，可實(shí)現(xiàn)鋰離子電池與環(huán)境間的高效散熱。
所以說(shuō)華為對(duì)于石墨烯的應(yīng)用只是作為一種介質(zhì)加入了鋰電池之中，起到的作用也是散熱和提高壽命等。要是說(shuō)真正的全石墨烯電池，現(xiàn)在有些過(guò)于科幻了，不過(guò)這也不代表不可能。前幾天中科院就發(fā)布了一篇微博，公布了雙層石墨烯一維體系具有的奇特電學(xué)及光學(xué)性質(zhì)，這一消息還引得一些“不明真相”的用戶前去嘲諷中科院微博，稱(chēng)華為都商用了中科院還在研究。但是中科院石墨烯光電現(xiàn)象的研究明顯和華為的石墨烯鋰電池并沒(méi)有什么關(guān)系，具體的過(guò)程這里就不做過(guò)多解釋了。
成本和物理特性是石墨烯鋰電池的最大制約因素
但是石墨烯鋰電池真的就是革命性的技術(shù)么？現(xiàn)在看來(lái)這樣說(shuō)恐怕還為時(shí)尚早。石墨烯商用的最大阻礙——成本，石墨烯用在鋰電池之中，取代的是過(guò)去的導(dǎo)電碳或者是石墨電極，比起石墨烯每千克數(shù)百美元的市場(chǎng)價(jià)格，這兩個(gè)按噸賣(mài)的真的算得上是白菜價(jià)了，并且數(shù)百美元的還是“劣質(zhì)品”，真正的優(yōu)秀石墨烯價(jià)格高達(dá)數(shù)千元每克。試問(wèn)在現(xiàn)在的電池基礎(chǔ)上，用戶愿意用如此高的原材料差價(jià)換取耐熱性提高和壽命翻倍的優(yōu)勢(shì)么？恐怕不會(huì)。
并且如果作為電極嵌鋰材料，石墨烯表面特性容易受到外界影響，穩(wěn)定性等特性難以滿足鋰電池的使用需求，即使在物理特性上，石墨烯也比不過(guò)硅材料，據(jù)研究人員給出的數(shù)據(jù)，石墨烯取代石墨的話，只能做到兩倍的性能提升，但是換成硅之后，提升達(dá)到十倍。
所以作為傳統(tǒng)鋰電池的補(bǔ)充，石墨烯確實(shí)是比現(xiàn)在的技術(shù)要先進(jìn)很多，但是受制于成本和自身特性，從現(xiàn)在來(lái)看是難以在各個(gè)領(lǐng)域取代傳統(tǒng)鋰電池的。總的來(lái)說(shuō)石墨烯鋰電池現(xiàn)在仍然是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品，并且在實(shí)驗(yàn)室中其實(shí)已經(jīng)有過(guò)納米技術(shù)等一系列提高熱穩(wěn)定性和壽命的酷炫方法，石墨烯不過(guò)是其中之一而已，現(xiàn)在市場(chǎng)和用戶對(duì)于石墨烯鋰電池的需求并不迫切。
石墨烯材料的廣大前景
但是這并不代表石墨烯技術(shù)就是個(gè)花架子了，石墨烯鋰電池現(xiàn)在只是人們對(duì)于這種材料的一次嘗試，或許現(xiàn)在石墨烯對(duì)于電池性能的提升并不是革命性的，但是在其他領(lǐng)域，石墨烯帶來(lái)的改變可能就是天翻地覆的了，比如柔性器件半導(dǎo)體顯示屏、能源材料、超級(jí)電容器、高速晶體管、光電子器件等等。
只不過(guò)現(xiàn)在研究人員還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)能夠把石墨烯優(yōu)點(diǎn)放到最大的領(lǐng)域，現(xiàn)在人們看著石墨烯材料，其實(shí)有種叫花子當(dāng)了皇帝的意思，眼看著一個(gè)這么好的東西，但是卻不知道怎么用，和石墨烯類(lèi)似的還有一個(gè)“納米碳管”技術(shù)，都是在實(shí)驗(yàn)室中呈現(xiàn)出了各種優(yōu)秀特性，但是受制于成本、優(yōu)勢(shì)不大等原因，難以取代傳統(tǒng)材料和技術(shù)。
這也引出了一個(gè)新的問(wèn)題，即使石墨烯預(yù)期范圍內(nèi)來(lái)能夠?yàn)槿祟?lèi)帶來(lái)的改變并不大，但是各個(gè)研究所和大學(xué)仍然趨之若鶩，原因?yàn)楹未蠹铱梢圆聹y(cè)一下。
所以與其把石墨烯等新材料用來(lái)取代之前的傳統(tǒng)材料，不如基于這些材料和技術(shù)進(jìn)行新的創(chuàng)造，進(jìn)而引發(fā)諸如能源、智能硬件方面的革命，才可能是這些材料的最終出路。但是有這般天縱奇才的人，現(xiàn)在誰(shuí)知道在哪里呢？我們這些看客能做的，也只有等待了，科學(xué)的跨越，絕不是一朝一夕能夠完成的。