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目前炒作的石墨烯电池,不是真正的石墨烯电池

钜大LARGE  |  点击量:2781次  |  2019年04月12日  

墨烯也是纳米技术,而且是纳米材料之王。记得上个世纪末纳米技术刚刚热门的时候,只要和纳米挂到一起的东西,都会被国人关注炒作,甚至一些阿婆大妈都以为“纳米“是可以吃的,对补身体有很大营养帮助,所以一些不良米铺纷纷打出“纳米”来营销,赚够了眼神和钞票。前几年石墨烯概念刚被普通人知道,很多不良的手机、电动车和电池商家,也纷纷吹嘘他们的石墨烯电池或者电动车马上要上市了,电池容量要翻多少倍了,充电时间要缩短多少等等,几年过去了,已经风卷云散,手机和电动车电池,依然是锂电池的天下,中国人喜欢凑热闹,企业爱蹭热点,没有几家真正愿意脚踏实地做科研的,都是期望挨着热点来炒作自己的品牌,热点过后,猪八戒还是猪八戒。石墨烯电池这个话题,已经慢慢冷下来了,讲白了要真正商业化,还有非常漫长的路要走,请关注:容济点火器


石墨烯已经被外国人研究上百年了


早在上个世纪初,X光技术被发明不久,国外就有人用X光来研究晶体学,接触到石墨烯了,当时研究的是石墨氧化物纸类的性质。在上个世纪中期,已经有人使用电子显微镜拍摄到石墨烯的真实影像。


石墨烯是一种最硬最薄的纳米材料,理论上只需要把石墨片剥出一个碳原子厚度的单层就是石墨烯,但是这是多么艰难的一件事情,因为碳原子的半径才97皮米,不到200皮米,而1纳米是1000皮米,这样碳原子直径远远没有1纳米,大概只有五分之一纳米,只有一根人头发的20万分之一,我们常说的纳米技术是研究尺寸1-100纳米范围的材料的技术应用,可见石墨烯比普通的纳米技术要难很多很多。


100年来,科学家们尝试使用各种方法来试验制造石墨烯,但是一直都没有成功,一直到本世纪初,曼彻斯特大学的一些科学家才真正剥离出来单独的石墨烯平面来,真正解决了二维层状材料无法稳定的问题,它是电阻率最小的材料,比银的导电性能更理想,还是完全透明的,比金刚石还硬,因此在很多行业都可以得到广泛的应用。


但是电动车和手机的电池容量一直存在痛点,如果石墨烯用来制造超级电容,能量密度会非常高,毕竟它有非常高的表面面积和质量比率,这样充放电会非常快,而且不会爆炸,不怕高低温影响,理论上是可以替代现在的锂电池的。这也是石墨烯电池被普通大众关注的根本,毕竟市场的刚性需求在那里,大家都希望有一种神话的产品能解决锂电池特点,这也是很多人关注石墨烯电池的核心原因。


目前炒作的石墨烯电池,不是真正的石墨烯电池


真因为石墨烯的很多优点,又被非常多人关注成为热点,因为一些做电池的厂家,在锂电池里边掺杂了一点石墨烯,然后对外宣传他们成功发明了石墨烯电池了,这个和以往那种“鳖精”差不多,让一只鳖在一个盆水里边洗一下,装到瓶子里边就可以卖了,接着请一大帮水军来吹捧,真是让人无语。


当然,这种掺杂了一点点石墨烯的锂电池,可以起到导电剂作用,或者是用来改善锂电池的电机性能,对锂电池的充放电多少会带来一点好处,可以让锂电池的热稳定性能好一点,寿命会理想一些,但是带来的性能提升本质上并没有多少,而且增加了成本,所以市场的价值并不太高。


而且因为石墨烯的高的表面质量比,跟现有的锂电池生产体系难以兼容,其他材料和它也会互相冲击,因此这种“自带光环的”掺杂的锂电池,暂时也无法大规模推广应用,至于真正的石墨烯电池,如果没有什么工艺上的突破,恐怕我们要见到它开花落地,也要几十年后的事情了吧。


石墨烯目前只是实验室产品


可以想象一下,普通的石墨是块状的,要把它剥离出纳米薄的单层,简直是登天还难,实验室里边虽然是做出来了,但是剥离的难度太高,所以成本非常贵,目前还看不到量产的希望。


而且理想的石墨烯,完全是二维平面的,实际上加工出来的,因为氧化和还原反应,可能会有一些差异,并不是绝对的平面层,所以也会影响石墨烯的理想性能。


比如目前加工出来的石墨烯透明导电薄膜,导电率还是比较低,而单层的石墨烯,并没有带隙,要做出晶体管功能,还比较困难等等。


至于批量生产的真正石墨烯电池或者超级电容,用来替代传统的锂电池,恐怕谁也无法说清楚是什么时候的事情,至少要等到石墨烯真正走出实验室,能在工厂里边大规模生产后才可以看到希望了。


石墨烯取代手机用的锂电池都是遥遥无期,而奢望取代汽车用的锂电池,恐怕和中国足球拿到世界杯冠军的时间差不多吧。


因此有人提出石墨烯电池是“骗局”的观点了,这个虽然有点极端,毕竟是新事物新技术嘛,总要走一段路的,但是也从侧面验证了石墨烯技术落地的艰难性,短期内是不可能实现的。


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