近日，有一條新聞引爆了科技圈，華為宣布旗下研究所成功研發(fā)出了石墨烯鋰電池，并且即將投產(chǎn)。這種新聞雖然從技術(shù)角度很多人看不懂，但是在話題性上可是一點(diǎn)都不缺，甚至像《舉國沸騰！今天，華為讓世界再一次傻眼》、《華為剛剛宣布，美國慌了！》這種文章也開始在朋友圈中廣泛流傳。不過這種也有很多人對這個(gè)技術(shù)嗤之以鼻，認(rèn)為華為是在用這個(gè)噱頭營銷，那么關(guān)于石墨烯電池，真相究竟如何？
華為推出耐高溫長壽命石墨烯鋰電池
12月1日，華為中央研究院瓦特實(shí)驗(yàn)室在第57屆日本電池大會上，宣布即將推出業(yè)界首個(gè)石墨烯基鋰離子電池。而這已經(jīng)是華為第二次在這一大會上推出新技術(shù)了，去年的第56屆日本電池大會上，華為就展示了鋰電池超級快充技術(shù)，這種新的電池充電速度是普通手機(jī)的10倍，一款3000mAh的電池5分鐘可充入48%的電量，充電速度比現(xiàn)在業(yè)界主流要快上三四倍。在日前華為展示石墨烯基鋰離子電池的同時(shí)，他們也宣布即將在年內(nèi)推出搭載超級快充的手機(jī)。
所以今年展示的的石墨烯基鋰離子電池可能就還需要一段時(shí)間才能商用了，不過這并不影響我們對這種電池技術(shù)有所期待。這一技術(shù)的最大特點(diǎn)就是能夠大幅提高電池的熱穩(wěn)定性和使用壽命，要知道之前的鋰電池在高溫下工作不僅效率低，而且會極大地降低壽命。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，華為的以石墨烯為基礎(chǔ)的新型耐高溫技術(shù)可以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。
不過近期看來，這一技術(shù)對于手機(jī)的影響可能并不是很大，畢竟手機(jī)的工作溫度頂天就到40多攝氏度了，再高不僅對元器件有傷害，手機(jī)的散熱系統(tǒng)也承受不住，用戶會感覺到明顯的灼熱感。但是華為表示，這一研究成果將給通信基站的儲能業(yè)務(wù)帶來革新，在非洲等炎熱地區(qū)使用該高溫鋰離子電池的外掛基站工作壽命可達(dá)4年以上。石墨烯基鋰離子電池對于電動(dòng)車和無人機(jī)使用也有極大的意義，因?yàn)檫@兩者經(jīng)常會在惡劣的工作環(huán)境下工作。
石墨烯也可以當(dāng)電池？中科院告訴你有可能
但是也有很多人對華為的電池抱有疑問，石墨烯作為一種非活性材料，怎么才能用到電池中呢？華為其實(shí)在通稿中說的很明白，這是石墨烯基鋰電池，不是石墨烯電池。具體說來就是華為利用了石墨烯的優(yōu)秀特性改造了鋰電池。
據(jù)了解，華為石墨烯基鋰離子電池原理是通過在電解液中加入高溫抗分解添加劑，配合高溫穩(wěn)定的大單晶正極，大幅提升電池?zé)岱€(wěn)定性，同時(shí)采用石墨烯進(jìn)行高效散熱。華為給出的解釋是這樣的：① 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；② 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；③ 采用新型材料石墨烯，可實(shí)現(xiàn)鋰離子電池與環(huán)境間的高效散熱。
所以說華為對于石墨烯的應(yīng)用只是作為一種介質(zhì)加入了鋰電池之中，起到的作用也是散熱和提高壽命等。要是說真正的全石墨烯電池，現(xiàn)在有些過于科幻了，不過這也不代表不可能。前幾天中科院就發(fā)布了一篇微博，公布了雙層石墨烯一維體系具有的奇特電學(xué)及光學(xué)性質(zhì)，這一消息還引得一些“不明真相”的用戶前去嘲諷中科院微博，稱華為都商用了中科院還在研究。但是中科院石墨烯光電現(xiàn)象的研究明顯和華為的石墨烯鋰電池并沒有什么關(guān)系，具體的過程這里就不做過多解釋了。
成本和物理特性是石墨烯鋰電池的最大制約因素
但是石墨烯鋰電池真的就是革命性的技術(shù)么？現(xiàn)在看來這樣說恐怕還為時(shí)尚早。石墨烯商用的最大阻礙——成本，石墨烯用在鋰電池之中，取代的是過去的導(dǎo)電碳或者是石墨電極，比起石墨烯每千克數(shù)百美元的市場價(jià)格，這兩個(gè)按噸賣的真的算得上是白菜價(jià)了，并且數(shù)百美元的還是“劣質(zhì)品”，真正的優(yōu)秀石墨烯價(jià)格高達(dá)數(shù)千元每克。試問在現(xiàn)在的電池基礎(chǔ)上，用戶愿意用如此高的原材料差價(jià)換取耐熱性提高和壽命翻倍的優(yōu)勢么？恐怕不會。
并且如果作為電極嵌鋰材料，石墨烯表面特性容易受到外界影響，穩(wěn)定性等特性難以滿足鋰電池的使用需求，即使在物理特性上，石墨烯也比不過硅材料，據(jù)研究人員給出的數(shù)據(jù)，石墨烯取代石墨的話，只能做到兩倍的性能提升，但是換成硅之后，提升達(dá)到十倍。
所以作為傳統(tǒng)鋰電池的補(bǔ)充，石墨烯確實(shí)是比現(xiàn)在的技術(shù)要先進(jìn)很多，但是受制于成本和自身特性，從現(xiàn)在來看是難以在各個(gè)領(lǐng)域取代傳統(tǒng)鋰電池的。總的來說石墨烯鋰電池現(xiàn)在仍然是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品，并且在實(shí)驗(yàn)室中其實(shí)已經(jīng)有過納米技術(shù)等一系列提高熱穩(wěn)定性和壽命的酷炫方法，石墨烯不過是其中之一而已，現(xiàn)在市場和用戶對于石墨烯鋰電池的需求并不迫切。
石墨烯材料的廣大前景
但是這并不代表石墨烯技術(shù)就是個(gè)花架子了，石墨烯鋰電池現(xiàn)在只是人們對于這種材料的一次嘗試，或許現(xiàn)在石墨烯對于電池性能的提升并不是革命性的，但是在其他領(lǐng)域，石墨烯帶來的改變可能就是天翻地覆的了，比如柔性器件半導(dǎo)體顯示屏、能源材料、超級電容器、高速晶體管、光電子器件等等。
只不過現(xiàn)在研究人員還沒有發(fā)現(xiàn)能夠把石墨烯優(yōu)點(diǎn)放到最大的領(lǐng)域，現(xiàn)在人們看著石墨烯材料，其實(shí)有種叫花子當(dāng)了皇帝的意思，眼看著一個(gè)這么好的東西，但是卻不知道怎么用，和石墨烯類似的還有一個(gè)“納米碳管”技術(shù)，都是在實(shí)驗(yàn)室中呈現(xiàn)出了各種優(yōu)秀特性，但是受制于成本、優(yōu)勢不大等原因，難以取代傳統(tǒng)材料和技術(shù)。
這也引出了一個(gè)新的問題，即使石墨烯預(yù)期范圍內(nèi)來能夠?yàn)槿祟悗淼母淖儾⒉淮螅歉鱾€(gè)研究所和大學(xué)仍然趨之若鶩，原因?yàn)楹未蠹铱梢圆聹y一下。
所以與其把石墨烯等新材料用來取代之前的傳統(tǒng)材料，不如基于這些材料和技術(shù)進(jìn)行新的創(chuàng)造，進(jìn)而引發(fā)諸如能源、智能硬件方面的革命，才可能是這些材料的最終出路。但是有這般天縱奇才的人，現(xiàn)在誰知道在哪里呢？我們這些看客能做的，也只有等待了，科學(xué)的跨越，絕不是一朝一夕能夠完成的。