手機(jī)瞬間充滿？石墨烯電池技術(shù)靠譜嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-11 09:41
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“充電5分鐘，通話2小時(shí)”，這是人們耳熟能詳?shù)膹V告語，但你想過不久的將來，會(huì)有充電5秒鐘通話兩小時(shí)的新產(chǎn)品么？
能夠?qū)崿F(xiàn)5秒鐘使手機(jī)“滿血復(fù)活”的也僅僅只有石墨烯電池了，在去年用電領(lǐng)域中，有很多廠商宣稱將使用該技術(shù)配備到新2018年的新機(jī)型中，其中不乏三星、華為這些行業(yè)巨頭。
石墨烯結(jié)構(gòu)
石墨烯成為這一突破性材料并不令人覺得稀奇。 它是目前人們發(fā)現(xiàn)最輕薄、強(qiáng)度最大且導(dǎo)電性最強(qiáng)的新型納米材料，并且有著不錯(cuò)的導(dǎo)熱能力使其更利于散熱。
石墨烯也被很多科學(xué)家冠以“黑金”的美譽(yù)，如果這一技術(shù)逐漸成熟并且不斷普及，那么能夠?qū)⑹謾C(jī)、汽車等眾多領(lǐng)域帶入一個(gè)新的時(shí)代。
石墨烯或普及 將引起新的工業(yè)革命
據(jù)悉，SAIT研究人員開發(fā)了一種新的合成機(jī)制，可以利用二氧化硅大量合成3D爆米花狀的石墨烯，并將它應(yīng)用于鋰離子電池中的陽極保護(hù)層和陰極材料；利用這一技術(shù)不斷完善，在控制產(chǎn)能和良品率的情況下也能夠保證不錯(cuò)的成本。
在硅基底上成功合成晶片級(jí)的高質(zhì)量多層石墨烯，這種方法是基于一種離子注入技術(shù)，簡(jiǎn)單而且可升級(jí)。
晶片級(jí)的石墨烯可能是微電子線路中一個(gè)必不可少的組成部分，但大部分石墨烯制造方法都與硅微電子器件不兼容，阻礙了石墨烯從潛在材料向?qū)嶋H應(yīng)用的跨越。而近期已經(jīng)有很多大廠傳出已經(jīng)打破了此類技術(shù)“瓶頸”。
相信在2018年，我們能夠見證石墨烯電池在手機(jī)行業(yè)中的一大革命！
作為三電技術(shù)（電池、電驅(qū)、電控）的重點(diǎn)突破方向之一，鋰電池逐漸成為了行業(yè)主流產(chǎn)品，比如特斯拉先后采用的18650型和27100型電池，均為鋰電池。
從國(guó)家對(duì)動(dòng)力鋰電池能量密度的指引目標(biāo)來看，2020年動(dòng)力電池單體能量密度要突破300Wh/kg，動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度需達(dá)到260Wh/kg。
特斯拉此前使用的18650電池（250Wh/kg）離目標(biāo)還稍有差距，但21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右，已經(jīng)達(dá)標(biāo)。相比特斯拉的高歌猛進(jìn)，大部分國(guó)產(chǎn)電池的密度僅在100~150Wh/kg之間，形勢(shì)不容樂觀。
既然鋰電池不能迅速找到突破，或許換一種材料是種方法，比如“新材料之王”——石墨烯。要知道它可是人類已知的強(qiáng)度高、韌性好、重量輕、透光率高、導(dǎo)電性佳的新型納米材料，集萬千光芒于一身。
石墨烯聚合電池不僅比能量高而且充電速率快，這正好解決了當(dāng)今電動(dòng)汽車電池痛點(diǎn)。傳統(tǒng)電池雖然能通過一些快速充電方案大大降低充電時(shí)間，但比起傳統(tǒng)燃油的充入方式，依然需要用戶抱有極大的耐心。
但石墨烯能帶給我們的驚喜，都可以算是“驚嚇”了，比如早在2015年，華為瓦特實(shí)驗(yàn)室在日本第56屆日本電池大會(huì)上發(fā)布的一項(xiàng)快充技術(shù)，使得一款3000mAh的石墨烯電池僅需充電5分鐘，就可獲得高達(dá)48%的電量。
更有甚者，早在2014年，西班牙Graphenano公司就與西班牙科爾瓦多大學(xué)，合作研究出了首例石墨烯聚合材料電池，這款石墨烯聚合材料電池比能量超過600Wh/kg，單次完全充電僅需8分鐘以內(nèi)，簡(jiǎn)直就是BUG的存在。
日內(nèi)瓦車展作為每年最早開幕的歐洲車展，也是全球五大車展之一，在汽車領(lǐng)域被認(rèn)為是重要的“風(fēng)向標(biāo)”。早在去年，由意大利著名汽車設(shè)計(jì)公司賓尼法利納設(shè)計(jì)的正道全新混合動(dòng)力概念車H600就驚艷日內(nèi)瓦。
▲受充電設(shè)備，電池PACK和車輛高壓系統(tǒng)的影響，新能源汽車能夠穩(wěn)定3C充電已經(jīng)非常不容易（3C就是15分鐘充75%的電），50C就是1.2分鐘充滿電。
新車搭載最新“微型渦輪發(fā)電機(jī)增程器+超級(jí)電池”動(dòng)力組合，屬于增程式電動(dòng)汽車。其中正道集團(tuán)自主開發(fā)的石墨烯超級(jí)電池備受關(guān)注，動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度高達(dá)300Wh/kg，可以承受50C強(qiáng)度的5萬次快速充放電，充電速度和可充電次數(shù)都是當(dāng)前主流電池技術(shù)的幾倍到幾十倍。
一、石墨烯電池量產(chǎn)啞火
既然石墨烯電池相比鋰電池優(yōu)點(diǎn)突出，按理說應(yīng)該收獲更多廠家的青睞才對(duì)，但就現(xiàn)今看，幾乎沒有主流廠家采用此類電池。
▲Fisker EMotion采用石墨烯電池材料，充電九分鐘就可以行駛208公里，最大續(xù)航里程達(dá)到644公里，最高時(shí)速為259公里/小時(shí)。該車預(yù)計(jì)在2020年，率先在英國(guó)出售。
雖然在此前北美車展上，菲斯克公司推出了一款石墨烯電池汽車Fisker EMotion，但骨感的現(xiàn)實(shí)讓多數(shù)人理性的認(rèn)為這僅僅是一款代表前沿技術(shù)的概念產(chǎn)品而已。
而且作為早前特斯拉的勁敵之一，菲斯克的迅速隕落，以及近些年在電池技術(shù)上的噱頭大過實(shí)際，讓我們不得不懷疑這款概念產(chǎn)品的真實(shí)性和實(shí)用性。
▲菲斯克在不久前宣稱將在2023年量產(chǎn)充電1min行駛800km的固態(tài)電池，但其他數(shù)據(jù)并未公布。事實(shí)上菲斯克的這項(xiàng)技術(shù)專利是否通過，我們都不得而知。
而從即將開始的日內(nèi)瓦車展看，似乎僅有正道汽車和印度Mahindra & Mahindra集團(tuán)旗下意大利轎跑Pininfarina品牌將會(huì)發(fā)布石墨烯電池技術(shù)汽車，而且后者（Pininfarina HK GT概念車）的電池技術(shù)是從合作伙伴正道汽車而來。
單從實(shí)驗(yàn)室角度看，石墨烯能帶來巨大效益車聚君并不懷疑，因?yàn)槭╇姵赜直环Q為“圈錢利器”或“論文利器”。不信去大學(xué)看看就知道了，論文量杠杠的，但真到實(shí)用階段，基本都啞火了。
說到啞火，比如上文提到的西班牙Graphenano公司，雖然官方宣稱這款電池有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但在明眼人看來，這更像是言過其實(shí)。
▎一個(gè)石墨烯電池的比能量超過600wh/kg，這個(gè)表現(xiàn)放在當(dāng)今都能呈碾壓態(tài)勢(shì)（比如目前比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150~160Wh/kg）；
▎單次完全充電僅需8分鐘以內(nèi)、單次續(xù)航里程可高達(dá)1000公里；
▎使用壽命是傳統(tǒng)氫化電池的四倍，鋰電池的兩倍；
▎重量?jī)H為傳統(tǒng)電池的一半，且成本比鋰電池低77%。
有趣的是，此前Graphenano公司信心滿滿的公布：他們計(jì)劃于2015年將此電池投入生產(chǎn)，并且計(jì)劃與德國(guó)四大汽車公司中的兩家電動(dòng)汽車產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)。但距今已經(jīng)過去了4年之久，Graphenano公司和其瘋狂的石墨烯電池再也沒出現(xiàn)在我們的視野中。
從其官網(wǎng)看，最新的新聞基本都是參加國(guó)家會(huì)議或石墨烯在其他產(chǎn)品上的應(yīng)用（比如牙科產(chǎn)品）。放著廣闊的電動(dòng)汽車市場(chǎng)不要，賺醫(yī)學(xué)用品的錢，要么就是腦袋秀逗了，要么就是我們過分高估了他們的產(chǎn)品能力。
二、根本就沒有石墨烯電池？
雖然新聞中充斥著各種“石墨烯電池”, 但事實(shí)上就目前石墨烯在電池上的應(yīng)用來說，它主要被用于鋰電池中，用于負(fù)極材料和用于導(dǎo)電添加劑。即所謂的石墨烯電池，本質(zhì)上還是屬于鋰電池。
對(duì)鋰離子電池來說，石墨烯作為碳基負(fù)極材料，是沒有辦法從根本上改變鋰離子電池比能量的數(shù)量級(jí)。在電池負(fù)極里面代替原來的石墨，雖然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，并沒到達(dá)上文所述那般強(qiáng)勢(shì)。
