夸特；石墨烯電池夸特；炒作的真相是什么

夸特；石墨烯電池夸特；炒作的真相是什么

2015年12月中旬，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的研究小組在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文，指出其已研制出一種高性能的超電容器電極材料，即氮摻雜有序介孔石墨烯，一些媒體稱贊該材料具有優(yōu)良的電化學(xué)儲能特性。特點(diǎn)，可作為電動汽車的超級電池，該電池最大亮點(diǎn)是充電7分鐘，行駛35公里。

12月底，華為終端手機(jī)產(chǎn)品線副總裁李長珠在2015年移動智能終端峰會上透露，華為可能在2016年下半年使用商用石墨烯電池技術(shù)。

然而，這一消息隨后被當(dāng)面?zhèn)鏖_。一些人認(rèn)為石墨烯電池的所謂商業(yè)用途只是炒作。另一些人認(rèn)為，一些媒體誤解了中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的研究結(jié)果，該研究所根本不是一個電池，也不包含石墨烯材料。

據(jù)媒體報(bào)道，在前一次在日本舉行的研討會上，華為展示了使用納米石墨烯的技術(shù)，這種技術(shù)可以在5分鐘內(nèi)使3000 mH電池充滿50%的電能。這種技術(shù)可能在明年下半年上市。

《中國科學(xué)雜志》的一位記者通過這條新聞聯(lián)系了華為。另一方表示，內(nèi)部無法提供更多信息，他提供的唯一公開信息是，2015年10月23日，華為宣布將與曼徹斯特大學(xué)合作，研究石墨烯應(yīng)用，開發(fā)下一代高性能ICT技術(shù)，該項(xiàng)目最初是在計(jì)劃兩年研究如何將石墨烯的突破應(yīng)用于消費(fèi)電子和移動通信設(shè)備。

記者注意到，2015年6月，韓國金融雜志《韓國商業(yè)》在其在線版上表示，三星的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一項(xiàng)技術(shù)，通過在電池的硅表面覆蓋石墨烯，使現(xiàn)有電池的能量密度翻倍，從而制造出一種新的硅陰極材料。

上海硅酸鹽研究所的官方網(wǎng)站提供了以下信息：中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員黃福強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)了一個研究團(tuán)隊(duì)，與北京大學(xué)和美國賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員合作，合成了新型有序介孔富碳材料。

上海硅酸鹽表示：最新的研究結(jié)果表明，這種材料的能量密度可以通過擴(kuò)大電化學(xué)窗口得到更高的能量密度超級電容器來進(jìn)一步提高。

據(jù)《第一電網(wǎng)》的作者介紹，本論文在《科學(xué)》中沒有提到石墨烯，但碳材料和超級電容器并沒有被媒體恰當(dāng)?shù)孛枋鰹殡姵亍?br>
實(shí)際上，超級電容器（也稱為電化學(xué)電容器）不是電池，而是二次電池和傳統(tǒng)電容器之間的電化學(xué)儲能裝置。在上海硅酸鹽發(fā)布的新聞中，從來沒有人認(rèn)為這是一種電池，更不用說這種電池的最佳效果是充電7分鐘，行駛35公里，但這種材料絕對是石墨烯材料。

《中國科學(xué)雜志》聯(lián)系了黃福強(qiáng)，他宏觀上回答說，這種材料是一種三維結(jié)構(gòu)，含碳量為98%，少于5個原子層。我們在提交過程中使用了介孔石墨烯這個名稱，在發(fā)表的最后，我們使用了較少的碳。原因是，在提交材料的過程中，我們使用了較少的碳。有人提出石墨烯是一種二維平面結(jié)構(gòu)，并認(rèn)為它也可以稱為一種高度石墨化的具有多層結(jié)構(gòu)的三維微孔炭材料，我們可以從不同的角度得出不同的結(jié)論，但實(shí)質(zhì)是相同的。

介孔石墨烯是石墨烯廣義族中的一種新結(jié)構(gòu)。氮摻雜后具有良好的三維導(dǎo)電性能和電化學(xué)儲能性能。

記者采訪了復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系盧洪斌教授和哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系袁國輝教授。他們發(fā)現(xiàn)他們不同意一些商人和媒體在電池中使用石墨烯材料，并稱之為石墨烯電池。

在電極材料中加入石墨烯后，將電池稱為石墨烯電池顯然是不合適的。它類似于商業(yè)上以前在塑料中加入納米顆粒制成的洗衣機(jī)，被稱為納米洗衣機(jī)。這顯然是炒作。陸宏斌說。

傳統(tǒng)電池的命名一般遵循正負(fù)性活性材料的規(guī)律，袁國輝指出，鋰離子電池充放電時，流化反應(yīng)是鋰離子在正負(fù)性材料中嵌入和剝離的貢獻(xiàn)，在電極中加入石墨烯時，鋰離子在電池中的遷移率為1.5%。石墨烯的作用是提高電極的導(dǎo)電性。石墨烯雖然能提高電池的性能，但它不是鋰離子電池正極和負(fù)極的活性材料。

因此，他們認(rèn)為鋰離子電池應(yīng)該稱為鋰離子電池，或石墨烯改性鋰離子電池最多。

石墨烯電池應(yīng)為高性能電池，通過添加石墨烯，可顯著提高鋰電池的充電速度、循環(huán)穩(wěn)定性、使用壽命甚至能量密度。最好有明確的技術(shù)參數(shù)作為參考，只有用石墨烯的名稱來提高產(chǎn)品的知名度或關(guān)注度，才能增加銷量，這可能會產(chǎn)生誤導(dǎo)。

盡管石墨烯電池這個詞相當(dāng)自以為是，但業(yè)內(nèi)專家對石墨烯材料在電池中的應(yīng)用，特別是在電極上的應(yīng)用持樂觀態(tài)度。

目前工業(yè)上使用的富鋰陰極材料導(dǎo)電性差，對電極極為不利，為了提高陰極的導(dǎo)電性，通常在陰極顆粒表面沉積碳涂層等導(dǎo)電層，并加入導(dǎo)電添加劑。提高陰極的導(dǎo)電性，電極的導(dǎo)電性對電池的充電速度、循環(huán)穩(wěn)定性和使用壽命有著決定性的影響。導(dǎo)電性差也會增加電池的發(fā)熱量，加速電池性能的惡化。

因此，通過在陰極材料中加入石墨烯來提高電極的電荷轉(zhuǎn)移效率和熱轉(zhuǎn)移效率已經(jīng)做了大量的工作，石墨烯是一種具有單個碳原子厚度的二維碳膜，其中碳原子之間存在共軛結(jié)構(gòu)，其中碳原子與碳原子之間存在共軛結(jié)構(gòu)。由于石墨烯具有快速遷移的特性，因此也為其它新型電極材料的開發(fā)提供了可能。

當(dāng)談到石墨烯和電池的結(jié)合和商業(yè)用途時，人們最關(guān)心的是技術(shù)、成本等問題是否得到了解決。

在2015年北京測試服務(wù)發(fā)展高峰論壇的間隙，一位從事新材料測試的人士告訴《中國科學(xué)雜志》，目前國內(nèi)外石墨烯電池沒有具體的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，他了解到早期研發(fā)成本巨大。，性能價格比僅針對手機(jī)電池和其他產(chǎn)品進(jìn)行評估。

盧洪斌還提到了成本效益問題，他認(rèn)為石墨烯改性電池，包括鋰離子電池，在不久的將來仍很有可能商業(yè)化，關(guān)鍵是提高成本性能比，現(xiàn)有電池技術(shù)迫切需要解決充電速度、耐久性等問題。e里程、穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。石墨烯的獨(dú)特特性可以提供新的解決方案和途徑。

袁國輝質(zhì)疑石墨烯技術(shù)在消費(fèi)類電子產(chǎn)品鋰離子電池中的應(yīng)用意義不大，因?yàn)槭┘夹g(shù)在改善小型消費(fèi)類電子電池的性能和容量方面的作用有限，快速充電方式本身也會影響電池的壽命，他更喜歡石墨烯。e為新能源汽車等鋰離子電池提供動力的材料和技術(shù)帶來重大變化。

記者了解到，石墨烯技術(shù)在電池中的商業(yè)應(yīng)用有兩個關(guān)鍵突破：一是優(yōu)化石墨烯的結(jié)構(gòu)和石墨烯的使用，使現(xiàn)有鋰電池的性能有一定的提高；二是尋找新的活性材料，或?qū)崿F(xiàn)雙重性能?；谛略淼膬δ茉O(shè)備。

石墨烯技術(shù)在電池中的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用仍然需要一個推廣過程，一些電池制造商也需要驗(yàn)證石墨烯技術(shù)。一旦被接受，現(xiàn)有生產(chǎn)線的改造將需要時間，但袁指出，2016年將是石墨烯技術(shù)應(yīng)用于電池的第一年。

此外，有傳言說，西班牙科爾瓦多大學(xué)與一家公司合作開發(fā)的石墨烯電池預(yù)計(jì)充電8分鐘，行駛1000公里，石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在聽到這一消息后，還前往該組織參加了全球能源研究組織國際會議，進(jìn)行了驗(yàn)證。阿芬在歐洲舉行。然而，研究發(fā)現(xiàn)，這些信息主要是基于實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果。該技術(shù)是否具有公開的性能尚未在實(shí)踐中得到證實(shí)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的一些結(jié)果，使用效果的計(jì)算反映了人們的迫切愿望，但需要驗(yàn)證一系列的問題，如安全性、使用穩(wěn)定性和循環(huán)壽命等，陸宏斌強(qiáng)調(diào)石墨烯的迅速發(fā)展必然會加速儲能設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，包括鋰離子電池。

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