11月26日,華為的一款手機(jī)上市前,消息稱(chēng)該手機(jī)使用了石墨烯電池。受此影響,當(dāng)日石墨烯概念股領(lǐng)漲大盤(pán)。
盡管隨后華為證實(shí)手機(jī)并未使用石墨烯電池,但資本市場(chǎng)對(duì)于石墨烯電池仍存在巨大的想象空間。但不少學(xué)者認(rèn)為,目前多方面技術(shù)難以突破,真正的石墨烯還是一種處于實(shí)驗(yàn)室的產(chǎn)物,其實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)仍然遙遙無(wú)期。
北京有色金屬研究總院高級(jí)工程師、清華大學(xué)博士劉冠偉在接受采訪時(shí)表示,首先如何定義石墨烯電池就存在分歧:“電極材料中添加了石墨烯材料就定義為石墨烯電池存在誤導(dǎo)。關(guān)于石墨烯電池的新聞都僅限于一些皮毛的報(bào)道,連電池的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理示意圖都沒(méi)有,也缺乏具體的能量密度、電壓、循環(huán)壽命等具體技術(shù)參數(shù)。對(duì)于電池工業(yè)來(lái)說(shuō),沒(méi)有這些信息,報(bào)道出來(lái)的新聞缺乏最基本的可信度,虛假夸大宣傳的可能性極大。”
石墨烯電池“名不副實(shí)”
鑒于石墨烯可能存在的突出性能,近年來(lái)關(guān)于石墨烯應(yīng)用的消息總能引發(fā)關(guān)注。這其中最出風(fēng)頭的,還是石墨烯電池。但這卻很難得到業(yè)內(nèi)卻人士的認(rèn)可。劉冠偉認(rèn)為,石墨烯可以做導(dǎo)電劑,促進(jìn)鋰電池快充放,理論上能提高倍率性能,但若分散工藝不到位,混料不均,一切都是空中樓閣:“石墨烯的成本過(guò)高、在鋰電池中工藝特性不兼容等問(wèn)題,使得‘石墨烯電池’這個(gè)技術(shù)接近于不存在,其噱頭意義遠(yuǎn)大于實(shí)用價(jià)值。”
中國(guó)石油大學(xué)教授李永峰同樣持質(zhì)疑態(tài)度。他認(rèn)為,目前石墨烯在電池上的應(yīng)用,主要是和硅結(jié)合在電池負(fù)極里面代替原來(lái)的石墨,這樣可以提升電池的整體容量和充電速度,但性能提升效果有限,網(wǎng)上傳言顛覆式提升并不太現(xiàn)實(shí)。此外,也有業(yè)內(nèi)人士提及,石墨烯表面特性受化學(xué)狀態(tài)影響巨大,批次穩(wěn)定性、循環(huán)壽命等問(wèn)題也比較難以滿(mǎn)足鋰電池生產(chǎn)的細(xì)致要求。
此前網(wǎng)上曾有消息稱(chēng)比亞迪公司也正在研究石墨烯在鋰電池上的應(yīng)用,但是記者從比亞迪相關(guān)負(fù)責(zé)人處了解到,比亞迪的電池目前仍是運(yùn)用磷酸鐵錳鋰,并沒(méi)有用到石墨烯。
盡管目前多位業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為所謂的石墨烯電池只是炒作,但在清華大學(xué)材料學(xué)院教授朱宏偉看來(lái),說(shuō)技術(shù)完全不存在也過(guò)于絕對(duì),“隨著技術(shù)和工藝成熟,通過(guò)石墨烯來(lái)提升電池性能未來(lái)是可以實(shí)現(xiàn)的”。
高端技術(shù)仍在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)
實(shí)際上,不僅是石墨烯電池,石墨烯的許多優(yōu)質(zhì)性能及產(chǎn)品目前還難以在實(shí)驗(yàn)室之外的地方展現(xiàn),而相關(guān)產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)更是遙遙無(wú)期。
概念上講,石墨烯是只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料,意味著真正的石墨烯是單層的,僅有一個(gè)原子的厚度,是目前已知的最薄的一種材料。正是在單層的條件下,石墨烯才具備多重讓人驚喜的屬性。比如在納米級(jí)別上,其強(qiáng)度是鋼鐵的20倍,但同時(shí)具有20%拉伸不斷裂的柔性;它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K,高于碳納米管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過(guò)15000 cm2/V·s。這些優(yōu)異的性質(zhì),被認(rèn)為是石墨烯可以顛覆很多產(chǎn)業(yè)的原因。
盡管其在下游應(yīng)用上有可見(jiàn)的產(chǎn)品,但是中信建投的報(bào)告同樣顯示,具備優(yōu)異性質(zhì)的產(chǎn)品何時(shí)能走出實(shí)驗(yàn)室仍然是未知數(shù)。例如石墨烯作為透明導(dǎo)電膜使用時(shí),其工業(yè)產(chǎn)品的制備便存在一定的瓶頸,使得產(chǎn)品中石墨烯原油的電導(dǎo)率低等特性無(wú)法發(fā)揮;石墨烯替代硅應(yīng)用于用于高性能集成電路和新型納米電子器件中,也由于單層石墨烯沒(méi)有帶隙,無(wú)法實(shí)現(xiàn)邏輯電路必需的晶體管開(kāi)關(guān)功能,工藝復(fù)雜性程度大幅提高,在微電子領(lǐng)域廣泛使用還有待時(shí)日。
朱宏偉表示:“目前石墨烯應(yīng)用比較成熟的領(lǐng)域多集中在中低端添加石墨烯類(lèi)物質(zhì)的產(chǎn)品,真正能夠顯示石墨烯特殊性能的高端應(yīng)用尚在實(shí)驗(yàn)室之中,短期內(nèi)批量生產(chǎn)和商用還有困難。”
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