華為石墨烯電池還是妄想 正確解讀石墨烯基鋰離子電池

　　自12年前首次被人工制出，將在電子信息、新材料、新能源、生物醫(yī)藥等領域顯現廣闊應用前景的石墨烯帶入工業(yè)化生產領域，成了全球的努力目標。

　　因此，當華為中央研究院瓦特實驗室于第57屆日本電池大會上宣布“推出業(yè)界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池”時，國內一片沸騰。盡管后來的事實表明，此“石墨烯基電池”非“石墨烯電池”，但絲毫不影響人們對華為在石墨烯領域取得突破的期待。

　　石墨烯電池是“泡泡”嗎

　　自2015年10月23日華為與英國曼徹斯特大學達成石墨烯應用研究項目后，大家就期待著華為推出“顛覆性”成果，但是誰都明白，沒那么容易。

　　實際上，華為在日本電池大會上宣布的是“石墨烯助力的高溫鋰離子電池”的創(chuàng)新，研究成果來自以突破關鍵技術、提升現有鋰電池的性能天花板為目標的瓦特實驗室，而非來自曼徹斯特大學的應用研究項目。

　　根據華為瓦特實驗室首席科學家李陽興的解釋，華為此次推出的計劃用于沙漠、陽光直曬等高溫極端環(huán)境的移動網絡基站，高溫電池中，石墨烯起到的作用是高效散熱，而非電池的正極或負極材料。

　　據了解，在該高溫電池中，石墨烯主要配合正負極，在電極材料內部搭建了一個導電導熱的腳手架，降低了內阻，提升了散熱。好比混凝土中加入鋼筋來增加強度，味精加到菜里提升味道，石墨烯配合正負極材料，將儲能功能發(fā)揮更好。

　　盡管這不是石墨烯電池，但據華為提供的信息，這款新電池的性能已可秒殺目前市面上的大部分鋰電池，“實驗結果顯示，以石墨烯為基礎的新型耐高溫技術可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。”

　　華為的高溫電池讓人們對石墨烯電池又有了新的向往，石墨烯電池在大眾、媒體的眼中已經是“超級電池”般的存在，但某新能源企業(yè)市場總監(jiān)吳曉汶說：“石墨烯電池到現在也沒嚴格的定義。在別的方向我不敢下結論，在電池領域，尤其是鋰電池方向，‘石墨烯電池’，基本還屬于妄想?！?/p>

　　關于石墨烯電池取得的進展不計其數，其中不乏聲稱即將開發(fā)出成型產品，甚至已經有了成型產品，但隨后就沒有了下文。吳曉汶表示，采用石墨烯作為電池材料，無論是成本，還是工藝，目前仍有許多內在以及外在的問題需要解決，也正因此，石墨烯電池無數次面世，又無數次不見蹤影。

　　石墨烯產業(yè)有望進入井噴期

　　盡管石墨烯電池不被看好，但它在其他領域的應用前景值得期待。

　　例如，石墨烯材料對手機意義重大，如果手機大量采用石墨烯技術，意味著一場如同智能機對功能機替代的革命。

　　據業(yè)界展望，如果手機芯片使用石墨烯材料制造，性能大幅提升的同時功耗將大幅下降；如果將石墨烯用于手機電池的兩極，續(xù)航能力將是普通電池的十多倍，智能手機一天一充將成為歷史；如果用石墨烯制作電容裝置，它的充放電速度是鋰電池100倍—1000倍，幾分鐘就能完成智能手機充電；石墨烯具有輕、薄、幾乎完全透光、強度大、柔韌性好等特點，若能用在手機上，我們將能夠用上卷起的柔性屏幕。

　　雖然這一切僅僅是想象，但業(yè)界領袖型企業(yè)無不對石墨烯技術全力投入。

　　2014年，任正非在接受媒體采訪時聲稱，未來10至20年內會爆發(fā)一場技術革命，“我認為這個時代將來最大的顛覆，是石墨烯時代顛覆硅時代”，“現在芯片有極限寬度，硅的極限是七納米，已經臨近邊界了，石墨是技術革命前沿?？梢灶A見的未來10到20年，這才是真正的變革。”

　　不僅僅是華為，三星、蘋果、諾基亞在石墨烯領域激烈競爭已經愈演愈烈，諾基亞取得專利的最引人矚目的一項應用就是使用石墨烯制作高性能超薄相機傳感器（石墨烯對光線搜索的敏感度超過現在攝像機所使用的成像傳感器千倍）。

　　在今年的世界移動大會石墨烯峰會上，代表全球通信運營商權益的全球貿易協(xié)會GSMA負責人說：“目前全球石墨烯年產能已達到百噸級，GSMA聯(lián)盟預計，未來五年到十年，石墨烯年產能將達到千噸級。到2020年，石墨烯產業(yè)化規(guī)模將取得突破。其中，新能源市場規(guī)模將突破534億元，復合材料市場規(guī)模將突破372億元，電子信息行業(yè)市場規(guī)模將突破267億元?！?/p>

　　中國石墨烯產業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟今年7月發(fā)布的《2016全球石墨烯產業(yè)研究報告》（以下簡稱《報告》）中稱，石墨烯研發(fā)成果轉化與產業(yè)化發(fā)展迅速，截至目前，相當數量的研發(fā)項目已經順利完成并進入商業(yè)化準備期，石墨烯產業(yè)有望進入井噴發(fā)展期。

　　中國正處于石墨烯“淘金”熱潮

　　中國石墨烯產業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟預測，石墨烯產業(yè)目前還處于初級階段，預計到2020年，全球石墨烯才形成完整產業(yè)鏈，市場規(guī)模將達1000億元，中國占比達50%至80%，將在全球石墨烯行業(yè)中起到主導和核心作用。

　　從2011年起，中國學者發(fā)表的石墨烯相關學術論文已居世界首位，中國申請的石墨烯專利已占到全球總數的40%。同時，中國也在引領著石墨烯材料的產業(yè)化運動，據不完全統(tǒng)計，目前國內有300余家企業(yè)從事石墨烯產品和生產設備開發(fā)，主要集中在石墨烯原材料、鋰離子電池導電添加劑、超級電容器、防腐涂料、電加熱和健康器材、觸摸屏等領域。

　　但是，中關村石墨烯產業(yè)聯(lián)盟理事長、中國科學院院士、北京大學納米科學與技術研究中心主任劉忠范院士不止在一個場合表達了他對國內石墨烯行業(yè)“烯流滾滾”的擔憂，在他看來，石墨烯擁有光明的未來，但眼下我們更需要耐心和堅持，需要踏踏實實的努力。

　　劉忠范院士在12月8日召開的中國國際碳材料大會上坦言：“我國雖然擁有最龐大的石墨烯研發(fā)隊伍，但研發(fā)力量還相對分散，小作坊式的無序發(fā)展成為目前石墨烯產業(yè)的主要特點。而產業(yè)園區(qū)的建設也顯得盲目冒進，簡單重復比較多?！?/p>

　　中國正處在石墨烯淘金熱之中，全國各地都在建設石墨烯產業(yè)園。劉忠范院士9月12日在第五屆中國科技政策論壇的主旨報告中提供的數據顯示，據不完全統(tǒng)計，這種打著石墨烯旗號的產業(yè)園接近20個，有發(fā)達地區(qū)，也有欠發(fā)達地區(qū)，堪稱一場石墨烯產業(yè)化運動。

　　“盡管我國石墨烯市場熱度很高，但整體來講只重視低端產出，輕視對未來石墨烯產業(yè)核心技術的關注。”劉忠范強調，由于研發(fā)合作能力不足，關鍵制備技術沒有得到解決，整體開發(fā)與應用水平處于低端化，制約了石墨烯在更多領域的應用。

　　小結：

　　鑒于石墨烯超優(yōu)異的性能及巨大的應用前景，各國政府和企業(yè)都投入大量人力、物力、財力進行關于石墨烯的研究?；蛟S是為了不斷吸引關注和投資，經常有企業(yè)宣稱自己做出了非常厲害的石墨烯產品，在筆者看來都不過是現實的喧囂。

　　但也正是在這喧囂與巨額投入下，石墨烯的研究也確實取得了很多不錯的成果，石墨烯的價格已經在慢慢降低，較大尺寸、較高質量的石墨烯也逐漸研制成功，下游產業(yè)鏈也逐漸在嘗試使用石墨烯。

　　從技術成熟度及需求急迫性而言，其應用于鋰離子電池提高電池充放電效率、電池容量及電池穩(wěn)定性顯然對汽車特別是電動汽車的發(fā)展具有決定性作用。電動汽車要成為主流汽車，石墨烯至關重要。如果將無人駕駛以及太陽能汽車也考慮在內，石墨烯無疑會在汽車領域擁有更廣闊的應用空間。

　　當然，前景是廣闊的，但現實是冷血的，由于制備工藝的不成熟以及下游產業(yè)鏈沒有完全打開，到目前石墨烯依然沒有規(guī)?；瘧?，而要改變這一現狀可能還需要一段時間。相信隨著研究的不斷深入，在將來的某一天，石墨烯的奇點必會到來，那時眾多行業(yè)將會發(fā)生翻天覆地的變革甚至會被顛覆。

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