石墨烯電池充電10分鐘續(xù)航1000里？想太多

    石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”，甚至被譽為“徹底改變21世紀的黑科技”，圍繞著石墨烯的研究一直在進行著，尤其是在能源電池方面的研究。尤其是對智能手機續(xù)航以及新能源電動汽車的興起，更是加快了石墨烯在該方面的應(yīng)用。

    近期有“充電10分鐘，續(xù)航1000里的石墨烯電池來襲”等等消息出現(xiàn)，又燃起了人們的希望。但在第二屆國際碳材料大會上，石墨烯的專家們卻道出了實情：片面的強調(diào)快充快放只是個學(xué)術(shù)說法而已，離真正應(yīng)用還遙遠的很。石墨烯在電池上會有所貢獻，但所謂的可以產(chǎn)生顛覆性改變還未看出來。

    除了應(yīng)用之外，石墨烯本身的制備還存在著非常嚴重的問題，制備難，制備過程中產(chǎn)生嚴重的環(huán)境污染，這都是石墨烯想要由“碳”變成“黑金”不可繞開的問題。更重要的是，專家表示石墨烯的標準甚至都還未制定出來，沒有達成統(tǒng)一。

    石墨烯強國還是泡沫？

    石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”，甚至被譽為“徹底改變21世紀的黑科技”。之所以有這樣的美譽，是因為石墨烯是人們發(fā)現(xiàn)的第一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。由于碳原子特殊結(jié)構(gòu)的排列導(dǎo)致了石墨烯擁有一些非常神奇的特性：石墨烯不僅是世界上最硬的材料，而且有很強的柔韌性；而且擁有高導(dǎo)熱性和超快的載流子遷移率。

    這些特性隨便哪一個被應(yīng)用都將是顛覆當前產(chǎn)業(yè)的技術(shù)：比如石墨烯的透明性、導(dǎo)電性和柔性應(yīng)用在電子器件領(lǐng)域，就可以實現(xiàn)柔性觸控屏，手機可以像腕表一樣折疊起來；石墨烯的抗?jié)B性和導(dǎo)電性可應(yīng)用于防護涂層和阻隔膜；石墨烯的柔性、透明性及對多種物理信號的高靈敏度響應(yīng)可以制成傳感器，應(yīng)用在多功能電子皮膚；也可以用石墨烯做電極材料，提升儲能器件的性能。

    隨便哪一種應(yīng)用都可以說是顛覆性的革命。華為創(chuàng)始人任正非在接受媒體采訪時曾表示未來十年到二十年內(nèi)會爆發(fā)一場技術(shù)革命，石墨烯時代將會顛覆硅時代，石墨烯是技術(shù)革命前沿。

    因此，石墨烯發(fā)展這十幾年我國研究“石墨烯”的企業(yè)也層出不窮，甚至推動了石墨烯概念股的成長。清華大學(xué)教授沈萬慈表示：“我國具有世界最大的天然石墨產(chǎn)業(yè)，在石墨礦采選技術(shù)設(shè)備上也處于世界先進水平，坦桑尼亞、俄羅斯、越南等國石墨產(chǎn)業(yè)尋求從我國引進采選技術(shù)和設(shè)備，我國正在由石墨大國走向石墨強國。

    而從數(shù)量上來看，我國石墨烯企業(yè)也是出現(xiàn)了爆發(fā)式增長：來自中國經(jīng)濟信息社發(fā)布的《2016-2017中國石墨烯發(fā)展年度報告》顯示2016年以來我國石墨烯企業(yè)年新增企業(yè)超過700家，其中研發(fā)類企業(yè)占比約43%。

    但對于這一現(xiàn)象，中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授劉忠范認為，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)了“一擁而上”的群眾運動，類似當年“大躍進”時期的大煉鋼鐵行動。他在接受澎湃新聞時曾總結(jié)道：中國的石墨烯行業(yè)存在很多不正常現(xiàn)象。股票市場盲目炒作，利用石墨烯名目圈錢；地方政府盲目上馬，圈地建產(chǎn)業(yè)園；還有一批不負責(zé)任的石墨烯玩家炒概念。

    清華大學(xué)教授朱宏偉在接受網(wǎng)易科技采訪時也表示，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展有點“操之過急”，有泡沫，魚龍混雜，但是這個現(xiàn)象是一個東西能走向成熟，最后能應(yīng)用起來的一個必然存在的現(xiàn)象。

    充電10分鐘續(xù)航1000里？學(xué)術(shù)說法

    很明顯，“黑金”石墨烯有些被過度消費。

    近期，三星發(fā)布了一則報告稱目前已研發(fā)出了基于石墨烯材料的新電池技術(shù)，基于石墨烯材質(zhì)所造的電池將會比目前市面上的普通電池高出45% 的容量，能夠在提高容量的同時擁有比標準充電速度快5倍的充電速度。有媒體也將其解讀為充電10分鐘能跑1000里。

    對此，劉忠范則很中肯的表示，石墨烯在鋰電子電池上的研究應(yīng)用已經(jīng)有十幾年的歷史，想法比較簡單，基本都是摻和10%左右的石墨烯在鋰電池上，就可以改善導(dǎo)電情況，降低內(nèi)阻，提升性能，可以充電變得更快，容量更高。

    但是，劉忠范也表示這樣的效果只是在實驗室里一小節(jié)電池可以做到的情況，如果在現(xiàn)實真正用的時候，一大堆電池集成到一起就很難說達到這樣的效果了。

    “電池最重要的還是安全性問題，如果安全性不能保證，片面強調(diào)多塊是不能用的，這只是學(xué)術(shù)說法而已。“劉忠范表示，”到目前為止，石墨烯在電池上的應(yīng)用還沒有什么突破，理論上是有可能的。但石墨烯的來源太復(fù)雜了，處理方式不一樣，產(chǎn)生的性能就有所不同，甚至今天做的，與明天做的都不一樣。”

    對此，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標準委員會戴石峰也直言，電池中含有石墨烯，并不意味著這是石墨烯電池。

    石墨烯在概念定義和標準上，甚至都尚未達成統(tǒng)一。

    而且，雖然石墨烯本身是綠色的并不意味生產(chǎn)石墨烯的過程是綠色的，石墨烯制備的過程會產(chǎn)生大量的環(huán)境污染。目前，石墨烯的制備方法主要包括：機械剝離法、外延生長法、氧化石墨還原法、氣相沉積法等。

    有些制備方式每生產(chǎn)一噸石墨烯，需要40-50噸硫酸，120-150噸新鮮水，會產(chǎn)生大量的廢酸垃圾。“相關(guān)石墨烯企業(yè)透露。

    沈萬慈也表示在石墨烯行業(yè)管理上，改革開放初的石墨企業(yè)，環(huán)保基本沒有投入，使得污染本來不重的石墨產(chǎn)業(yè)造成了嚴重污染，至今后遺癥還在。

    在石墨烯高端應(yīng)用尚未突破之前，卻已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重環(huán)境污染問題。

    對此，劉忠范表示，企業(yè)擔(dān)當很重要。石墨烯產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，在技術(shù)層面上是可以解決的。因此，石墨烯生產(chǎn)制備帶來的環(huán)境污染問題更多牽扯到成本問題。

    “石墨烯批量制備的企業(yè)要擔(dān)當其社會責(zé)任和推動石墨烯發(fā)展的責(zé)任，不要過度追求利潤和低價，這個問題是可以迎刃而解的。”劉忠范認為。

    正如身處石墨烯產(chǎn)業(yè)的專家所說，中國有太多借著石墨烯概念炒作的企業(yè)，以至于掩蓋了真正的東西。中國的石墨烯亟待泡沫褪去。