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年年都被热炒的石墨烯电池,其实是个花架子

www.mutakamel.com2020-02-08

作为当今电子产品的“引擎”,电池无疑是包括智能手机在内的这类产品中最重要的组件之一。毕竟,没有电池提供的能量,最好的手机只能用作砖块。近年来,随着智能手机性能和功能的不断提高,电池寿命成为人们关注的焦点。

但是,在这个阶段为了提高手机的电池寿命,只有两种解决方案:增加电池容量和提高充电速度。近年来,手机制造商选择了“两手都要抓,两手都要硬”的政策。现在新产品的电池容量越来越大,快速充电功率也越来越高。

然而,无论手机制造商如何创新,迄今为止他们还没有跳出锂离子电池的范畴。由于外界非常关注电池技术的变化,自然存在需求和供应。这不是真的。最近,关于石墨烯电池的信息又开始活跃起来。最近,有消息称华为可能在P40系列中采用石墨烯电池。当然,这一消息很快被华为反驳。

事实上,华为反驳谣言的原因很简单,因为石墨烯电池在现阶段并不可靠。所谓石墨烯(graphene)是由碳原子组成的二维碳纳米材料,是已知强度最高的材料之一,由于其超强的导电性、高载流子迁移率和非常好的导热性,被认为是未来的革命性材料。石墨烯因2010年诺贝尔物理学奖而受到公众的关注。今年的诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫,他们分别在单层和双层石墨烯体系中发现了常温下的整数量子霍尔效应和量子霍尔效应。

既然石墨烯是一种具有如此多优点的新材料,为什么石墨烯电池不可靠?事实上,这也取决于我们如何获得石墨烯。石墨烯具有1-2层纳米片,在学术界和工业界被公认为真正的石墨烯,这种材料的制备成本非常高。

目前,石墨烯主要通过机械剥离、化学气相沉积、氧化还原和溶剂剥离来制备。其中,机械剥离法是安德烈海姆寻找石墨烯的方法,即使用M3胶带反复撕裂石墨,直到获得单层石墨烯,但非常耗时费力。氧化还原规律是通过超声分散制备氧化石墨烯,然后加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团,得到石墨烯,成本低,但环境污染大;化学气相沉积是三星在2017年宣布的制造“石墨烯电池”的方法。

但是不管用哪种方法,它们都有一个共同的高成本。根据我们在网上的搜索,石墨烯目前的价格通常是每克几千元,所以如果使用这种材料制成的电池,即使只用10g,也意味着价格会是几万元。这比苹果将苹果手机价格推至10,000元后的情况要好,因为销量下降,苹果已经受够了。自然,华为不可能做出如此荒谬的决定。

事实上,虽然华为市场与石墨烯有“流言蜚语”,但在华为官方网站上,与石墨烯只有一种严肃的关系。正是在2016年末的第57届日本电池大会上,华为中央研究院瓦特实验室宣布推出该行业首款高温、长寿命石墨烯辅助锂离子电池。

众所周知,索尼在1991年发布了人类历史上第一款商用锂离子电池,这一成就的影响一直持续到今天。然而,今年刚刚获得诺贝尔化学奖的吉野阿基拉开启了电池领域的新篇章。他创造性地用碳(石墨)代替锂金属作为锂电池的负极,并与钴酸锂正极结合,从根本上提高了锂电池的容量和循环寿命,大大降低了成本。

确切地说,目前所谓的石墨烯电池应该严格地称之为正负电极上添加了石墨烯材料的电池。石墨烯良好的导电性可用作导电剂来增加测试

也就是说,即使石墨烯电池可以买到,它们也只会进一步提高手机的快速充电能力。然而,说电池领域的革命太夸张了。事实上,与其期待石墨烯电池,不如关注理论比容为4200毫安时/克的硅阴极材料,这可能是锂离子电池碳基阴极升级的“潜在储备”。

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