誰在炒作“石墨烯（xī）電（diàn）池（chí）”概念，背後（hòu）的產業真相大起底

誰在炒作“石墨烯電池”概念，背後的（de）產業真相大起底

“充電5分鍾，通話N小時。”近些年，這句廣告語已經成為（wéi）某品牌打出的金字招牌，如果走到手（shǒu）機銷售櫃台，熱心的（de）導購還會告訴你，這是廠家使用了“石墨烯電池”的緣故。



4月，剛（gāng）剛（gāng）從日內瓦車展回國的正道汽車，再次攜旗（qí）下三款增程式電動（dòng）概念車參加上海車展，“綜合續駛1000km”、“石墨烯超級（jí）電池”，是它此次亮相車展期間最（zuì）醒目的標簽。



8月，又一款據稱搭載石（shí）墨烯電池的電動汽車Fisker將亮相於世，這家來自美國的電動汽車製造商表示采用石墨烯技術的新車能夠延（yán）長續（xù）航裏程、電池壽（shòu）命，同時縮短充電時間。這則消息（xī）傳入國內後（hòu），媒體稱之為：裏程碑式的黑科技。



石墨烯又熱了，這一次是因為動力電（diàn）池。其實（shí），石墨烯的熱（rè）度似乎又從未降（jiàng）低過，但（dàn）凡涉及石墨烯（xī）的投資領域（yù），必定引來大量關注。這是一種怎樣神奇的物質？揭開（kāi）石墨烯的麵紗，我們試（shì）圖去洞悉它的真相。

最（zuì）薄卻最堅硬的碳

石墨烯（xī）第一次“熱”起來，是在其發現者（zhě）英國曼徹斯特大學（xué）的物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖（xiāo）洛（luò）夫獲得諾貝爾獎的2010年。



兩（liǎng）位科學家研製石墨烯的過程（chéng）很有意（yì）思，他們將石墨分離成較（jiào）小的碎片，從碎片中剝離出較薄（báo）的（de）石墨薄片，然後用塑料膠帶粘住（zhù）薄片（piàn）的兩側麵，撕（sī）開膠帶（dài），通過反（fǎn）複的粘貼與撕開，獲得了越來越薄的石墨片，直至最終成為單原子層的石墨烯。“通俗地講，紙上的鉛筆痕跡如果（guǒ）不斷地被摩擦，那麽最後可能就會得到石墨烯。”中國汽車技術研究中心試驗研（yán）究所新能（néng）源實驗（yàn）室主任王芳在向記者（zhě）解釋這一物質時，做了一個淺顯的說明（míng），同時也揭示了其作（zuò）為碳元素的本質。



“石（shí）墨烯（xī）是一（yī）種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平麵薄膜，是一種隻有（yǒu）一個原子層厚度的準二維材料（liào），所以又稱之為單原子層石墨（mò）。”在解釋（shì）石墨烯的特性時，王芳談道，“作（zuò）為目前發（fā）現的最薄的材料，石（shí）墨烯（xī）的強度也最大。”比（bǐ）如，麵積為1平方米的石墨（mò）烯（xī）層片可承（chéng）受4 千克的質量，其強度約為普通鋼的100倍，用石墨烯製成的包裝袋，可以承受大約2噸的重（chóng）量。石墨烯在室溫下導電導（dǎo）熱（rè）性能很強，電阻率甚至比銅或銀還要低，而它在（zài）室溫下的熱導（dǎo）率是矽（guī）的36倍（bèi）、銅的10倍多。



自然界中的（de）奧妙是無窮的，也正是由於具有（yǒu）高導（dǎo）電性、高導熱性、高強度和高剛度，石墨烯在業內被冠以“黑金（jīn）”或者“新材料之王”的頭銜。“它使得一些（xiē）此前隻能（néng）在理論上進（jìn）行論證的量子效應可（kě）以通過試驗進行驗證，也使得一些原來需要在巨型粒（lì）子（zǐ）加速器中進行的（de）試驗，如今可以在小型實驗室（shì）內用石墨烯進行。石墨烯還具有所謂的量子霍爾效（xiào）應，這種諾貝爾獎量級的重要效應在以往（wǎng）是需要在極低溫下才能顯現的，石墨烯卻能將它帶到室溫下。這是石墨烯給人類物理學研究帶來的特殊意（yì）義。”王芳（fāng）說。



近（jìn）年來，隨著新能源汽車和移動通訊（xùn）設備的發展，如何改進和（hé）提升各類動力和儲能電池材料的性能（néng），成為業內一直以（yǐ）來關注的一個焦點問題。記者（zhě）在與多位（wèi）業內專家交流時了解到（dào），將石墨烯作為基（jī）礎材料添加到現（xiàn）有的各類電池材料中，已經成為（wéi）國內各主流電池企業采用的一種普遍的電池生產方（fāng）式。



據王芳介紹，目（mù）前看來（lái），在主流應用技術中，石墨烯所（suǒ）扮演的角色主要有（yǒu）三：一是直接作為正-負極材料；二是作（zuò）為（wéi）導電添加劑添加到正負極電（diàn）極（jí）材料中或對電極材料進行複（fù）合改性處理，提高電極（jí）導電性和充（chōng）放電倍率性能（néng）；三是作為集流體或者集流體塗層，其主要作用在於提高電池功率特性（xìng）。其中，石墨烯直接作為負極材料時，因其表（biǎo）麵特性極易受到外界影響導致穩定性極差，存在首次效率低下等問題，不能滿足鋰離（lí）子（zǐ）電池（chí）的性能需求，所以在鋰（lǐ）離子電池上的應用主要為後兩種方式。"



一位電（diàn）池（chí）企業負責人向記者描述石墨烯在負極材料中（zhōng）的工作原理時談道：“如錫基、矽基等高（gāo）容（róng）量型的鋰離子電池負極材料，存在的問題（tí）是隨著（zhe）鋰離子（zǐ）反複地（dì）嵌入和脫出，電（diàn）極在充（chōng）放電過程中，體積變化較大，活性材（cái）料剝落，使得電極活性物質之間失（shī）去電接觸，導（dǎo）致電極表現出較差（chà）的循環性能（néng）。而石墨烯憑借其獨特的二維（wéi）薄片結構，在充放電（diàn）過程中體積變化很小，可有效抑製高容量負極材料的體積膨脹，並阻止負極材料的團聚現（xiàn）象。”



更像（xiàng）電（diàn）池車間裏的“味精”

在詳細介紹了石墨烯優異的物理和化學特性之後，該負責人話鋒一轉：“盡管如此，石墨烯在電（diàn）池材料中仍然被（bèi）視為輔助材料，使用比例通（tōng）常（cháng）不超過所有材料成分的3%，是實實在在的‘配角（jiǎo）’，其地位就像做（zuò）菜時使用的（de）味精。”



石墨烯對（duì）電池性能的改善是否真如（rú）味精一般？假若果（guǒ）真如此，那麽（me）文首所提及的廣告語和電動車企的“續（xù）航宏圖”該（gāi）如何兌現呢？帶著這一問題，記者試圖與國內幾家研發石墨烯電池的企業取得聯係，以求獲得答案。



然而，與石墨烯在社會上產生的熱度形（xíng）成（chéng）鮮明對比、同時（shí）也給記者（zhě）留下深刻印象的卻是，石墨烯生產企業負（fù）責人在麵對記者一係（xì）列問題時，卻表現出異常的謹慎與冷（lěng）靜。在經過多重（chóng）打聽之後，多家（jiā）相關企（qǐ）業“不願多談”與“暫時保密”的回（huí）複，讓記者一時間感到更為（wéi）不解。



興許確是出於技術保密工（gōng）作需要，一家來自山西的石墨烯材料研發企業代表甚至警惕（tì）地詢問記（jì）者此次調研（yán）“最終目的是什麽”，表明采訪意圖後（hòu），最後的對話仍然無（wú）果而終。



又或（huò）者，那些真正長期使用石墨烯的電池生產企業能夠解答一二？



日前（qián），記者帶（dài）著疑問來到天津力神電池研究院，研究院（yuàn）基礎研發部部長王欣（xīn）全從（cóng）話題一（yī）開始就明確表明態度，石墨烯在這裏就是他們的（de）“味精”，準確地講，當前甚至沒有所（suǒ）謂的“石墨烯電池”一說。“這是我們作（zuò）為一家動力電池企業的基（jī）本論（lùn）調。”在他身（shēn）後，從電池生產車間發出的機器工作聲音一直未有停歇。



在王（wáng）欣全看來，與其去揭開石墨烯的神秘（mì）麵紗，這家年產能已達30億（yì）瓦（wǎ）時（shí）的電池企（qǐ）業卻更願意把研（yán）究精力集中在如何提高鋰離子電池比能量上：他們（men）已經把300瓦時/公斤的電池比能量（liàng）當作2020年目標。王欣全坦言：“這是一個極限，對我（wǒ）們來（lái）說壓力很大（dà）。”



從對話中（zhōng）記者發現，盡管麵臨（lín）上（shàng）述挑戰，力神也並未在石墨烯這種材料（liào）上尋找到突破口。“對於提高電池性能，石墨烯確實會產生作用，但是不會顛覆電池技術。力神從2015年就已開始接觸石墨烯，在所有產品種類中，石墨烯的（de）使用比例僅為30%。”



另一家電池（chí）企業的（de）代表，超威研究院（yuàn）院長劉孝偉向記者（zhě）表明了相同觀點：“石墨烯本是一種（zhǒng）納米碳材料（liào），其化學性能不會有太（tài）大（dà）改變，所以它在電池中的作用是非（fēi）常有限（xiàn）的，隻是一種輔助（zhù）材料而已。”他告（gào）訴記者，即便是生產出“烯王”的東旭光電，也沒有將旗下（xià）任何一款（kuǎn）電池產品定義為“石墨烯電池”。



從鉛酸電池、鋰鎳電池到鎳氫電（diàn）池、磷酸鐵鋰電池，不難發現一個規律，那就是它們都是以其中的主要材料或者核心材料得到命名的。“但是‘石（shí）墨烯電（diàn）池’這種提法確實不科學，因為它並沒有作為嵌鋰電極材料（liào）運用於電池中，隻是作為輔料應用，電池正極（jí）材料仍然采用三元材料、磷（lín）酸鐵鋰或者錳酸鋰等活性材料。”王（wáng）芳表示。



以添加劑的形式存在於電池中，其主要作用在於改善功率特性——這（zhè）是記者從多數電池企業負責人口中得到的（de）答案。



此外，一則年初的（de）舊聞不（bú）得不提（tí）。1月14日（rì），2017中國電動汽車百人會論壇上，國家科技部部長萬鋼在（zài）主旨發言（yán）中（zhōng）提到：“石（shí）墨烯（xī）材料正在逐漸地進入電池的應用中。有的朋友跟我（wǒ）說，我們（men）現在用的是石墨烯（xī）電池，其實說用了石墨烯是對的，但（dàn）是全部用石墨烯來做（zuò）電池，似乎從科學意義上不太（tài）準確。”



從時間上看，這應該是國家相（xiàng）關部委（wěi）領導關於石墨烯電池的最新論（lùn）斷。

誰在（zài）“炒作”？

盡管如此，石（shí）墨烯在行業（yè）內依然（rán）很“火（huǒ）”。這是資（zī）本市場的炒作（zuò）行為還是媒體在理解（jiě）上偏差導致的不實報道？



還是從手機說起。以（yǐ）國產手機“頭牌”華為為例（lì），自從2015年宣布和英國曼徹斯特大學的國家石墨烯研究（jiū）院合作以來，華為時常對（duì）外（wài）釋放出關於石墨烯研發的新進展。尤其是在去年（nián）底，一則帶有“華為”、“石墨烯”、“鋰電池”三個關鍵詞的新聞更是（shì）引人關注（zhù）。當時的報道如下：

“12月1日，華（huá）為中央研究院瓦特實驗室在第57屆日本電池大會上，宣布在鋰離子電池領域實現（xiàn）重大研究突（tū）破，推出業界首（shǒu）個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。實驗結果顯示，以石（shí）墨烯為基礎的新型耐高（gāo）溫技術可以將（jiāng）鋰離子電池上限（xiàn）使用溫度提高10℃，使用壽命是普通鋰離子電池的兩倍。”



有意思的是，根據業內人士的關（guān）注，部分媒體在傳播這則消息時卻將（jiāng）標題關（guān）鍵詞直接鎖定為（wéi）“石（shí）墨烯電池”，更有甚者（zhě）提出“石墨烯商業化時（shí）代到來”。而根據華為公開的資料來看，石墨烯隻是作（zuò）為該款電池中的散熱材料，僅用於提升鋰離子電池散熱效果，並且電池電極上也並沒有使用石墨烯（xī）材料提高導（dǎo）電性，更沒有直接使用石墨烯材質製作電池主體。有的觀點認（rèn）為，將（jiāng）其稱為（wéi）“石墨烯基鋰離子電池”也有些（xiē）牽強。



中國科學院寧波材料所研究員劉（liú）兆平明（míng）確表示（shì）：“企業或媒體放大石墨烯作用的做法是不對的，也是不（bú）客觀的。就目前的電池體係來看，石墨（mò）烯不可能在現有體係的電池上產生變革性影響，從實驗室到工程應（yīng）用再到（dào）商業化還有很長的路要走。高校和科研機構的科研人員在實驗室得出的（de）數據和實際的產業（yè）應用（yòng）還有（yǒu）差距，容易讓人曲解、誤解（jiě），很可能隻是概念，沒有通過工程化開發，離實際應用距離甚遠。目前冠（guàn）以"石墨烯電池"等相關技術和產品大多涉（shè）嫌炒作和忽悠。"

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