华为称新石墨烯电池性能秒杀市场大部分锂电池
2016-12-28 20:50:21   来源:   评论:0 点击:

文·本报记者 刘 艳最近的材料科学界,因为石墨烯与一家中国企业华为的结合,变得热闹非凡。自12年前首次被人工制出,将在电子信息、...

文·本报记者 刘 艳

华为称新石墨烯电池性能秒杀市场大部分锂电池

最近的材料科学界,因为石墨烯与一家中国企业华为的结合,变得热闹非凡。

自12年前首次被人工制出,将在电子信息、新材料、新能源、生物医药等领域显现广阔应用前景的石墨烯带入工业化生产领域,成了全球的努力目标。

因此,当华为中央研究院瓦特实验室于第57届日本电池大会上宣布“推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池”时,国内一片沸腾。尽管后来的事实表明,此“石墨烯基电池”非“石墨烯电池”,但丝毫不影响人们对华为在石墨烯领域取得突破的期待。

石墨烯电池是“泡泡”吗

自2015年10月23日华为与英国曼彻斯特大学达成石墨烯应用研究项目后,大家就期待着华为推出“颠覆性”成果,但是谁都明白,没那么容易。

实际上,华为在日本电池大会上宣布的是“石墨烯助力的高温锂离子电池”的创新,研究成果来自以突破关键技术、提升现有锂电池的性能天花板为目标的瓦特实验室,而非来自曼彻斯特大学的应用研究项目。

根据华为瓦特实验室首席科学家李阳兴的解释,华为此次推出的计划用于沙漠、阳光直晒等高温极端环境的移动网络基站,高温电池中,石墨烯起到的作用是高效散热,而非电池的正极或负极材料。

据了解,在该高温电池中,石墨烯主要配合正负极,在电极材料内部搭建了一个导电导热的脚手架,降低了内阻,提升了散热。好比混凝土中加入钢筋来增加强度,味精加到菜里提升味道,石墨烯配合正负极材料,将储能功能发挥更好。

尽管这不是石墨烯电池,但据华为提供的信息,这款新电池的性能已可秒杀目前市面上的大部分锂电池,“实验结果显示,以石墨烯为基础的新型耐高温技术可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。”

华为的高温电池让人们对石墨烯电池又有了新的向往,石墨烯电池在大众、媒体的眼中已经是“超级电池”般的存在,但某新能源企业市场总监吴晓汶说:“石墨烯电池到现在也没严格的定义。在别的方向我不敢下结论,在电池领域,尤其是锂电池方向,‘石墨烯电池’,基本还属于妄想。”

关于石墨烯电池取得的进展不计其数,其中不乏声称即将开发出成型产品,甚至已经有了成型产品,但随后就没有了下文。吴晓汶表示,采用石墨烯作为电池材料,无论是成本,还是工艺,目前仍有许多内在以及外在的问题需要解决,也正因此,石墨烯电池无数次面世,又无数次不见踪影。

石墨烯产业有望进入井喷期

尽管石墨烯电池不被看好,但它在其他领域的应用前景值得期待。

例如,石墨烯材料对手机意义重大,如果手机大量采用石墨烯技术,意味着一场如同智能机对功能机替代的革命。

据业界展望,如果手机芯片使用石墨烯材料制造,性能大幅提升的同时功耗将大幅下降;如果将石墨烯用于手机电池的两极,续航能力将是普通电池的十多倍,智能手机一天一充将成为历史;如果用石墨烯制作电容装置,它的充放电速度是锂电池100倍—1000倍,几分钟就能完成智能手机充电;石墨烯具有轻、薄、几乎完全透光、强度大、柔韧性好等特点,若能用在手机上,我们将能够用上卷起的柔性屏幕。

虽然这一切仅仅是想象,但业界领袖型企业无不对石墨烯技术全力投入。

2014年,任正非在接受媒体采访时声称,未来10至20年内会爆发一场技术革命,“我认为这个时代将来最大的颠覆,是石墨烯时代颠覆硅时代”,“现在芯片有极限宽度,硅的极限是七纳米,已经临近边界了,石墨是技术革命前沿。可以预见的未来10到20年,这才是真正的变革。”

不仅仅是华为,三星、苹果、诺基亚在石墨烯领域激烈竞争已经愈演愈烈,诺基亚取得专利的最引人瞩目的一项应用就是使用石墨烯制作高性能超薄相机传感器(石墨烯对光线搜索的敏感度超过现在摄像机所使用的成像传感器千倍)。

在今年的世界移动大会石墨烯峰会上,代表全球通信运营商权益的全球贸易协会GSMA负责人说:“目前全球石墨烯年产能已达到百吨级,GSMA联盟预计,未来五年到十年,石墨烯年产能将达到千吨级。到2020年,石墨烯产业化规模将取得突破。其中,新能源市场规模将突破534亿元,复合材料市场规模将突破372亿元,电子信息行业市场规模将突破267亿元。”

中国石墨烯产业技术创新联盟今年7月发布的《2016全球石墨烯产业研究报告》(以下简称《报告》)中称,石墨烯研发成果转化与产业化发展迅速,截至目前,相当数量的研发项目已经顺利完成并进入商业化准备期,石墨烯产业有望进入井喷发展期。

中国正处于石墨烯“淘金”热潮

中国石墨烯产业技术创新联盟预测,石墨烯产业目前还处于初级阶段,预计到2020年,全球石墨烯才形成完整产业链,市场规模将达1000亿元,中国占比达50%至80%,将在全球石墨烯行业中起到主导和核心作用。

从2011年起,中国学者发表的石墨烯相关学术论文已居世界首位,中国申请的石墨烯专利已占到全球总数的40%。同时,中国也在引领着石墨烯材料的产业化运动,据不完全统计,目前国内有300余家企业从事石墨烯产品和生产设备开发,主要集中在石墨烯原材料、锂离子电池导电添加剂、超级电容器、防腐涂料、电加热和健康器材、触摸屏等领域。

但是,中关村石墨烯产业联盟理事长、中国科学院院士、北京大学纳米科学与技术研究中心主任刘忠范院士不止在一个场合表达了他对国内石墨烯行业“烯流滚滚”的担忧,在他看来,石墨烯拥有光明的未来,但眼下我们更需要耐心和坚持,需要踏踏实实的努力。


刘忠范院士在12月8日召开的中国国际碳材料大会上坦言:“我国虽然拥有最庞大的石墨烯研发队伍,但研发力量还相对分散,小作坊式的无序发展成为目前石墨烯产业的主要特点。而产业园区的建设也显得盲目冒进,简单重复比较多。”

中国正处在石墨烯淘金热之中,全国各地都在建设石墨烯产业园。刘忠范院士9月12日在第五届中国科技政策论坛的主旨报告中提供的数据显示,据不完全统计,这种打着石墨烯旗号的产业园接近20个,有发达地区,也有欠发达地区,堪称一场石墨烯产业化运动。

“尽管我国石墨烯市场热度很高,但整体来讲只重视低端产出,轻视对未来石墨烯产业核心技术的关注。”刘忠范强调,由于研发合作能力不足,关键制备技术没有得到解决,整体开发与应用水平处于低端化,制约了石墨烯在更多领域的应用。

王真 本文来源:科技日报社-中国科技网 责任编辑:王真_NT5228

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