華為超級快充夢破碎！深度剖析華為石墨烯電池的原理

　　近日，一則大長中國人志氣的消息在迅速傳播：華為宣布全球首個超級石墨烯基電池登場！同時，將在本月底推出超級快充手機，正式開啟石墨烯商用時代！

　　華為推出了其新的“高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池”技術(shù)，受到廣泛關(guān)注。然而與此同時，華為自己的宣傳中也夾雜了大量的民間媒體的添油加醋式的渲染。華為石墨烯電池能否用于超級快充，小編認為是有必要追本溯源，還原技術(shù)的本來面目，并客觀分析這些技術(shù)對工業(yè)應用以及我們?nèi)粘Ｉ?br /> ? ? ? ? ?
? ? ? ? 的影響。

　　這則新聞很有意思，民間給出了各種各樣的解讀，比如以后手機20秒充滿電等等。然而我們看看華為自己的官方介紹，主要有以下幾點：

　　1） 從網(wǎng)址可見，技術(shù)英文名叫Graphene assisted Li-ion battery，如果翻譯出來，連“強化”（reinforced）都不算，如果直接翻中文，“輔助”（assisted）更確切。注意，這是華為自己說的，不是筆者在附會。

　　2） 改善性能的三方面：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；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；同時，采用新型材料石墨烯，可實現(xiàn)鋰離子電池與環(huán)境間的高效散熱。

　　A） 實際上，只要是在電化學行業(yè)中學習過的人都知道鋰電電解液中加入添加劑，抑制水，是最基礎的解決問題的通用和必須的做法。而為了改善電解液在高溫/低溫下的性能，都有相應的添加劑，這個改進可以說是中規(guī)中矩，但是離驚喜還有點遠。

　　B） 改性大單晶三元材料，該材料的應用可以降低比表面積，減少副反應，高溫漲氣會好很多，因此對于高溫性能有貢獻。但是該路線也相應的犧牲了一些其它性能：大尺寸單晶過長的擴散距離，勢必削弱電池的擴散-倍率相關(guān)性能，因此該款電池距離快充的需求只會比普通電池更遠，而不是更近。

　　C） 石墨烯促進散熱。華為一直非常重視石墨烯，相關(guān)新聞不絕于耳，然而在這么一個大突破的新聞下，華為只寫了石墨烯用于散熱，并沒有寫其可以用作導電劑，或者電極活性物質(zhì)。實際上，石墨烯高導熱的性能是公認的，制成的高性能散熱膜也有很強的推廣意義。

　　對于這三點技術(shù)可以分析一下：大單晶三元材料更是國內(nèi)外有相當多的實驗室早在關(guān)注，三星、松下等企業(yè)都有研究及專利申請。石墨烯散熱則是石墨烯業(yè)內(nèi)最常見的一個應用思路。所以此項創(chuàng)新更接近于工程集成上的進步。

　　3） 以上三點合力，得出了該電池的性能：“高溫環(huán)境下的充放電測試表明，同等工作參數(shù)下，該石墨烯基高溫鋰離子電池的溫升比普通鋰離子電池降低5℃；60°C高溫循環(huán)2000次，容量保持率仍超過70%；60℃高溫存儲200天，容量損失小于13%”， 李陽興博士表示。

　　總體來說，以上三個技術(shù)在電池業(yè)內(nèi)，其實都不罕見。添加劑優(yōu)化有很多學校、實驗室已經(jīng)試驗過。

　　由上可見，該電池主要是高溫性能產(chǎn)生了突破，穩(wěn)定性和壽命有很大提升，華為自己也表示該技術(shù)主要可以向高溫嚴酷環(huán)境下推廣，但是這與手機、電動汽車領域關(guān)注的重點恐怕相距較遠，反而是和現(xiàn)在剛剛開始興起的儲能產(chǎn)業(yè)有不少的聯(lián)系。

　　當然，接下來，華為宣布了自己的快充方面的計劃，因此很多人在推測華為本次的技術(shù)會助力快充，實現(xiàn)大家期盼的“充電一分鐘，續(xù)航好幾天”的目標。然而根據(jù)業(yè)內(nèi)人士的廣泛共識，這恐怕有些脫離科學實際。筆者接下來將按行業(yè)分類，進行分析。

　　可能對于消費電子領域的影響

　　此新聞一出，民間紛紛給出了不同的解讀，比如X秒充滿電，三星蘋果在顫抖等等，愛國心情可以理解，距離技術(shù)的真相卻越來越遠。

　　實際上，如華為自己宣稱，本技術(shù)是主要針對高溫環(huán)境推出，而且根據(jù)電化學專業(yè)的常識，大尺寸單晶的技術(shù)勢必會降低快充放性能，該技術(shù)距離大家期待的快充非常遠，甚至根本就是不同的技術(shù)路徑。實際上快充主要是要通過降低材料顆粒大?。ǖ皇菬o限的），提高導電劑比例，優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)等來實現(xiàn)，華為的本項技術(shù)與此方面并無太多交集。

　　此外，對于消費電子產(chǎn)品電池，提高高溫性能或低溫性能要進行的材料優(yōu)化有很多路徑根本就是矛盾的，所以難以兩全。而在這種情況下，很多廠家都優(yōu)先要求電池低溫性能好，為什么？近來大家冬天iPHONE被凍關(guān)機的事影響夠大吧，這一條就足夠了；反而高溫性能，對于消費電子品來說，你可能很少會把它夏天落在太陽地里的車里（當然如果這么干了對電池肯定很有害）。

　　因此總的來說，對消費電子影響不太大，當然對于極端高溫條件下服役的無人機這種情況還是有影響的，但是對于一般產(chǎn)品來說，變化不大。

　　可能對于電動汽車動力電池領域的影響

　　目前動力電池的一大核心矛盾是電池能量密度低、成本高（跑不遠，電池貴），然后安全是一個核心要素，除此三點，其它的因素其實可以往后放一放。

　　實際上，華為的該項目技術(shù)解決了高溫問題，對于安全性是有一定貢獻的，但是對于能量密度和成本基本可以肯定沒什么提升。大尺寸單晶和添加劑幾乎不會影響能量密度，而成本上漲倒是明顯有可能（工藝和材料變復雜了）。此外，與手機電池快充方面一樣，該技術(shù)也不太可能對動力電池快充有什么貢獻。當然你可以說我可以讓我的車在60度的情況充電也穩(wěn)定不燒，那我想問了，你為什么非要把你的車搞到溫度辣么高嘞，放在陰涼地里不好咩……

　　可能對于電網(wǎng)-儲能技術(shù)領域的影響

　　儲能領域近年來熱度不斷升起，隨著能源領域“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”風潮的興起，傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整勢在必行，儲能的戲份也會不斷加重。儲能對于電池的要求其實最核心的是成本（便宜?。芰棵芏确炊梢缘托ㄣU酸依然是傳奇老兵）。在這種情況下，華為的該技術(shù)對于電池成本恐怕難有貢獻，因此對于普通儲能領域意義不大。

　　但是如華為所說，該技術(shù)可以用于極端環(huán)境地區(qū)的通訊基站等處，其實這就涉及到了儲能領域的一個細分市場——極端環(huán)境下保證儲能-供能穩(wěn)定。說到這，筆者倒是非常認同華為的做法：說明自己就是針對這個細分領域研究的技術(shù)。但是像民間媒體一樣無限引申擴展該技術(shù)的應用范圍，過于拔高該技術(shù)的意義，對于華為，恐怕更像捧殺。

　　后記

　　華為此次公布了研究進展值得鼓勵，“石墨烯基鋰離子電池”用法相比于之前的“石墨烯電池”的改變也耐人尋味。該技術(shù)在高溫下的性能是比較好的，然而華為此項技術(shù)是不是還停留在實驗室階段，是否有中試放大能力，放大后綜合性能、成本等方面是否還能保持也是我們需要持續(xù)關(guān)注的。電池量產(chǎn)并非易事，華為的電池一直是由ATL、欣旺達等企業(yè)供應，我們也希望華為可以在電池領域里取得像其在通信領域里同樣的成果，引領中國制造的發(fā)展。

　　民間媒體的愛國心情可以理解，但是無限制的解讀和引申該技術(shù)的意義恐怕并不可取，技術(shù)上的進展，交給技術(shù)圈的人去評判，總體來說仍是對于社會負責，對于社會公共資源浪費最少的選擇。此外，對于制造業(yè)與技術(shù)的進步，我們更應該多一份執(zhí)著踏實，少一些炒作與浮躁，這樣才能讓我們的技術(shù)更上一層樓，早日讓中國制造變成中國創(chuàng)造。