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“黑科技”石墨烯究竟给我们带来了什么?

  • 来源:电子发烧友
  • 阅读量:704
  • 时间:2016-12-29 17:24:00

 

 

   一谈及石墨烯人们首先会想到的就是“华为在石墨烯基电池上取得重大突破”这一话题 “20秒充满电”、“全球首个”、“让世界(苹果、三星)颤抖”等标签,成为热点,“石墨烯”被传的神乎其技,但它究竟是什么呢?好像没人关心,“石墨烯”一时间成为了崇高的民族自豪感的代名词。不过,小编在想的是,如果这个石墨烯电池真的在动力电池领域得到快速普及,那么一定会引发轩然大波!

  首先,所有的慢充站将不再具备任何优势,或者干脆直接被淘汰。如此言,以特来电为首的公司怎么运作下去?其次,国内的动力电池企业必将迎来大规模洗牌,又能存活下来还有几家呢?第三,按“节能与新能源汽车发展规划2012-2020”的目标,电池能量密度突破180WH/KG,循环寿命达到20000次以上还是梦么?

  一切看似都是这么的美好!

  石墨烯电池究竟肿么回事?

  前些天,华为中央研究院瓦特实验室这次在第57届日本电池大会上正式发布了石墨烯基锂离子电池。虽然这款新型电池的名字上加入了“石墨烯”,但它实质上还是属于锂离子电池。这种电池利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出的一种新能源电池。

  因为石墨烯本身带有优异的导电性能,锂离子可以在石墨烯表面和电极之间快速大量的穿梭运动,所以就产生了石墨烯电池这个概念。目前来说,真正的石墨烯电池里面的“石墨烯”也只是用于锂离子电池的导电添加剂当中起作用,能够极大地提升电池的充电速度,但是对于电池本身的容量并没有什么提升。

  也就是说石墨烯即使真的商用了也只是作用于快充技术上面,并不能提升电池本身的续航能力。

  但是目前石墨烯依旧是属于科学实验室的产物,只能够极少量地从石墨当中提取。所以石墨烯本身的造价就非常昂贵,连大规模生产都做不到,更别说是在市场上商用了。

  因为石墨烯同时具有无与伦比的拉伸、电、热和光学性质,近年有大量投资已进入石墨烯领域。短期内,石墨烯将被用于生产每年价值高达几十亿美元的产品,但是距离完全挖掘出该材料的潜力可能仍需要好几十年(德勤)。

  在复合材料方面,可能会在石墨烯增强橡胶;在热管理方面,石墨烯膜作为传热导热散热的材料,有极大应用空间;在航空领域,石墨烯也将有巨大发挥。且随着石墨烯产业越来越成熟,进入该市场的风险将越来越小(中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春)。

  虽然华为的石墨烯技术暂时无法应用于手机电池,但确实如那篇漏洞百出的文章所说,石墨烯将成为华为、三星、苹果等博弈的新战场;只不过底牌并非都握在华为手里,三星、苹果等巨头手中同样持有大量专利。

  石墨烯技术的三大突破

  1、在电解液中加入特殊添加剂,除去痕量水,避免电解液的高温分解;

  2、电池正极选用改性的大单晶三元材料,提高材料的热稳定性;

  3、采用新型材料石墨烯,可实现锂离子电池与环境间的高效散热。

  以石墨烯为基础的新型耐高温技术可以将锂离子电池上限使用温度提高10℃,使用寿命是普通锂离子电池的2倍。高温环境下的充放电测试表明,同等工作参数下,该石墨烯基高温锂离子电池的温升比普通锂离子电池降低5℃;60°C高温循环2000次,容量保持率仍超过70%;60℃高温存储200天,容量损失小于13%。

  但事实上,这篇稿件大肆渲染石墨烯的背后,还有一系列无法解决的硬伤:

  1.石墨烯基电池不会运用于年底的快充手机,而是运用于基站储能。

  2.石墨烯基电池与快速充电没有一毛钱关系!这是一则新闻中的两个完全没有关联的消息!快速充电采用的是快充技术,而且所谓的“十几秒充满电”在短期内不可能实现,通过最简单的数学计算:一块3000mAh的电池,十秒内充满将需要上百安培的电流……建议使用者先行购买保险。

  3.石墨烯基电池只能提高电池使用温度,从而延长电池使用寿命。

  4.石墨烯基电池仍然是以锂电池为主体。

  如此说来,连在小电池领域的应用才刚刚进入实验室,要进入动力电池领域,岂不是还要花上很久很久的时间打磨?

  产业化究竟还远么?

  石墨烯的相关内容发布后,华为官方表示,这一研究成果将给通信基站的储能业务带来革新。媒体称,尚不清楚这项技术何时在智能手机上使用。而石墨烯产量和成本是现在最主要的问题。基于此,小编查阅了更多的资料来解释这一问题。

  作为目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”、“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将成为“彻底改变21世纪”的“黑科技”。

  2014年夏天,任正非首次接受媒体群访时说,未来10-20年内一定会爆发一场技术革命。这个时代将来最大的颠覆,是石墨烯时代颠覆硅时代,但是颠覆需要有继承性发展,现在芯片有极限宽度,硅的极限是七纳米,已经临近边界了,石墨已经是技术革命前沿边。

  华为中央研究院的瓦特实验室是华为研究石墨烯的主力兵,而且华为跟国外的顶类研究力量有很多合作。诺贝尔物理学奖得主康斯坦丁·诺沃肖洛夫(KonstanTTn Novoselov)2016年9月在上海分享了目前英国与中国在石墨烯合作领域的研究前景——康斯坦丁长期从事石墨烯研究,成功从石墨中剥离出石墨烯,并以此获得2010年诺贝尔物理学奖,被誉为石墨烯之父。

  康斯坦丁透露,曼彻斯特大学正在与华为一起开展石墨烯热管理领域的研究,主要在电子器件方面解决散热问题和一些技术问题。通过在这一特定领域的共同研究将有助于双方更好地挖掘石墨烯的某些未知属性,从而有机会开展更深层次的应用。