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充電10分鐘續(xù)航1000公里?石墨烯''''快充快放''''早著呢

出品|網(wǎng)易科學(xué)人欄目組

作者|網(wǎng)易科技 崔玉賢

石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”,甚至被譽(yù)為“徹底改變21世紀(jì)的黑科技”,圍繞著石墨烯的研究一直在進(jìn)行著,尤其是在能源電池方面的研究。尤其是對(duì)智能手機(jī)續(xù)航以及新能源電動(dòng)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公里的石墨烯電池來(lái)襲”等等消息出現(xiàn),又燃起了人們的希望。但在第二屆國(guó)際碳材料大會(huì)上,石墨烯的專家們卻道出了實(shí)情:片面的強(qiáng)調(diào)快充快放只是個(gè)學(xué)術(shù)說(shuō)法而已,離真正應(yīng)用還遙遠(yuǎn)的很。石墨烯在電池上會(huì)有所貢獻(xiàn),但所謂的可以產(chǎn)生顛覆性改變還未看出來(lái)。

除了應(yīng)用之外,石墨烯本身的制備還存在著非常嚴(yán)重的問(wèn)題,制備難,制備過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)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(kāi)的問(wèn)題。更重要的是,專家表示石墨烯的標(biāo)準(zhǔn)甚至都還未制定出來(lái),沒(méi)有達(dá)成統(tǒng)一。

石墨烯強(qiáng)國(guó)還是泡沫?

石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”,甚至被譽(yù)為“徹底改變21世紀(jì)的黑科技”。之所以有這樣的美譽(yù),是因?yàn)槭┦侨藗儼l(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(qiáng)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(gè)被應(yīng)用都將是顛覆當(dāng)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(shí)現(xiàn)柔性觸控屏,手機(jī)可以像腕表一樣折疊起來(lái);石墨烯的抗?jié)B性和導(dǎo)電性可應(yīng)用于防護(hù)涂層和阻隔膜;石墨烯的柔性、透明性及對(duì)多種物理信號(hào)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(chǔ)能器件的性能。

隨便哪一種應(yīng)用都可以說(shuō)是顛覆性的革命。華為創(chuàng)始人任正非在接受媒體采訪時(shí)曾表示未來(lái)十年到二十年內(nèi)會(huì)爆發(fā)一場(chǎng)技術(shù)革命,石墨烯時(shí)代將會(huì)顛覆硅時(shí)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(guó)研究“石墨烯”的企業(yè)也層出不窮,甚至推動(dòng)了石墨烯概念股的成長(zhǎng)。清華大學(xué)教授沈萬(wàn)慈表示:“我國(guó)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(jìn)水平,坦桑尼亞、俄羅斯、越南等國(guó)石墨產(chǎn)業(yè)尋求從我國(guó)引進(jìn)采選技術(shù)和設(shè)備,我國(guó)正在由石墨大國(guó)走向石墨強(qiáng)國(guó)。

而從數(shù)量上來(lái)看,我國(guó)石墨烯企業(yè)也是出現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng):來(lái)自中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息社發(fā)布的《2016-2017中國(guó)石墨烯發(fā)展年度報(bào)告》顯示2016年以來(lái)我國(guó)石墨烯企業(yè)年新增企業(yè)超過(guò)700家,其中研發(fā)類企業(yè)占比約43%。

但對(duì)于這一現(xiàn)象,中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授劉忠范認(rèn)為,中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)了“一擁而上”的群眾運(yùn)動(dòng),類似當(dāng)年“大躍進(jìn)”時(shí)期的大煉鋼鐵行動(dòng)。他曾總結(jié)道:中國(guó)的石墨烯行業(yè)存在很多不正?,F(xiàn)象。股票市場(chǎng)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(fù)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(shí)也表示,中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展有點(diǎn)“操之過(guò)急”,有泡沫,魚(yú)龍混雜,但是這個(gè)現(xiàn)象是一個(gè)東西能走向成熟,最后能應(yīng)用起來(lái)的一個(gè)必然存在的現(xiàn)象。

充電10分鐘續(xù)航1000公里?學(xué)術(shù)說(shuō)法

很明顯,”黑金“石墨烯有些被過(guò)度消費(fèi)。

近期,三星發(fā)布了一則報(bào)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(huì)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(shí)擁有比標(biāo)準(zhǔn)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公里。

對(duì)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(jiǎn)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(shí)驗(yàn)室里一小節(jié)電池可以做到的情況,如果在現(xiàn)實(shí)真正用的時(shí)候,一大堆電池集成到一起就很難說(shuō)達(dá)到這樣的效果了。

”電池最重要的還是安全性問(wèn)題,如果安全性不能保證,片面強(qiáng)調(diào)多塊是不能用的,這只是學(xué)術(shù)說(shuō)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(méi)有什么突破,理論上是有可能的。但石墨烯的來(lái)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?!?/p>

對(duì)此,中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)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(biāo)準(zhǔn)上,甚至都尚未達(dá)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(guò)程是綠色的,石墨烯制備的過(guò)程會(huì)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(jī)械剝離法、外延生長(zhǎng)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(huì)產(chǎn)生大量的廢酸垃圾?!跋嚓P(guān)石墨烯企業(yè)透露。

沈萬(wàn)慈也表示在石墨烯行業(yè)管理上,改革開(kāi)放初的石墨企業(yè),環(huán)?;緵](méi)有投入,使得污染本來(lái)不重的石墨產(chǎn)業(yè)造成了嚴(yán)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(yán)重環(huán)境污染問(wèn)題。

對(duì)此,劉忠范表示,企業(yè)擔(dān)當(dāng)很重要。石墨烯產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)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(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題更多牽扯到成本問(wèn)題。

”石墨烯批量制備的企業(yè)要擔(dān)當(dāng)其社會(huì)責(zé)任和推動(dòng)石墨烯發(fā)展的責(zé)任,不要過(guò)度追求利潤(rùn)和低價(jià),這個(gè)問(wèn)題是可以迎刃而解的?!皠⒅曳墩J(rèn)為。

正如身處石墨烯產(chǎn)業(yè)的專家所說(shuō),中國(guó)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(guó)的石墨烯亟待泡沫褪去。

(責(zé)任編輯:郭浩_NT5629)

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