石墨烯電池名不副實(shí) 多項(xiàng)技術(shù)難突破

時(shí)間:2015-12-08 09:16來源:每日經(jīng)濟(jì)新聞 作者:西顧
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　　11月26日，華為的一款手機(jī)上市前，消息稱該手機(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。
 
　　盡管隨后華為證實(shí)手機(jī)并未使用石墨烯電池，但資本市場對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)仍然遙遙無期。
 
　　北京有色金屬研究總院高級工程師、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)。對于電池工業(yè)來說，沒有這些信息，報(bào)道出來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：“石墨烯的成本過高、在鋰電池中工藝特性不兼容等問題，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)壽命等問題也比較難以滿足鋰電池生產(chǎn)的細(xì)致要求。
 
       此前網(wǎng)上曾有消息稱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，說技術(shù)完全不存在也過于絕對，“隨著技術(shù)和工藝成熟，通過石墨烯來提升電池性能未來是可以實(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有帶隙，無法實(shí)現(xiàn)邏輯電路必需的晶體管開關(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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