每(mei)日經濟新聞 2015-12-08 01:35:36
《每(mei)日(ri)經濟新聞》記(ji)者調查發現(xian),一些企業奔著概念炒作而投資石墨烯產(chan)業,更有公司反復澄清卻被市場不斷炒作,資本的狂熱(re)可(ke)見一斑(ban)。但從技(ji)術的實(shi)際應用(yong)到可(ke)以量產(chan)的具體產(chan)品,國內(nei)外目前(qian)都(dou)沒有實(shi)現(xian)實(shi)驗室(shi)之(zhi)外的突破(po),石墨烯要真(zhen)正實(shi)現(xian)商業運用(yong)還任重道遠。
每經編輯|每經記(ji)者 師燁東
多方面技術難以突破 石墨烯電池名不副實
◎每經實習記者 馮(feng)彪 記者 師燁東
11月(yue)26日,華為的(de)一(yi)款(kuan)手(shou)機上市前,消息(xi)稱(cheng)該手(shou)機使(shi)用了石墨烯電池。受此影響(xiang),當日石墨烯概念(nian)股領漲(zhang)大盤。
盡管隨后華為證實(shi)手機并未使用石墨(mo)烯(xi)電池,但資本市場對于石墨(mo)烯(xi)電池仍存在(zai)巨大的想象(xiang)空(kong)間。但不少學者認為,目前多方面技術難以突(tu)破,真正的石墨(mo)烯(xi)還是一種(zhong)處(chu)于實(shi)驗室的產物,其實(shi)現量產仍然遙(yao)(yao)遙(yao)(yao)無期(qi)。
北京有(you)色金屬研究總院高級工(gong)程師、清(qing)華大(da)學博士劉冠(guan)偉在接受《每(mei)日經濟新(xin)聞(wen)》采(cai)訪時(shi)表示,首先(xian)如何(he)定義(yi)石墨(mo)烯(xi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)就存在分歧:“電(dian)(dian)極材料(liao)中添加了石墨(mo)烯(xi)材料(liao)就定義(yi)為石墨(mo)烯(xi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)存在誤導。關于石墨(mo)烯(xi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的新(xin)聞(wen)都僅限于一(yi)些(xie)皮毛(mao)的報(bao)道(dao),連電(dian)(dian)池(chi)(chi)的結(jie)構和反應機理示意(yi)圖都沒(mei)有(you),也缺乏具體的能(neng)量密度、電(dian)(dian)壓、循環壽命(ming)等(deng)具體技術參數。對于電(dian)(dian)池(chi)(chi)工(gong)業來說,沒(mei)有(you)這些(xie)信息,報(bao)道(dao)出來的新(xin)聞(wen)缺乏最(zui)基本的可信度,虛假夸(kua)大(da)宣傳的可能(neng)性(xing)極大(da)。”
石(shi)墨(mo)烯電(dian)池“名不副(fu)實”
鑒于(yu)(yu)石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)可能(neng)(neng)存(cun)在(zai)(zai)的(de)突(tu)出(chu)性能(neng)(neng),近年來關于(yu)(yu)石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)應用(yong)的(de)消息總能(neng)(neng)引發關注。這其中(zhong)最出(chu)風頭的(de),還是石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)電(dian)池。但(dan)這卻很難得到(dao)業內卻人士的(de)認可。劉冠(guan)偉認為,石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)可以做導(dao)電(dian)劑,促進鋰(li)電(dian)池快充(chong)放,理論上(shang)能(neng)(neng)提高倍率性能(neng)(neng),但(dan)若(ruo)分散工藝不到(dao)位(wei),混料(liao)不均,一切都是空中(zhong)樓閣:“石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)成本(ben)過高、在(zai)(zai)鋰(li)電(dian)池中(zhong)工藝特性不兼容等(deng)問題(ti),使(shi)得‘石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)電(dian)池’這個技術接近于(yu)(yu)不存(cun)在(zai)(zai),其噱頭意義遠(yuan)大于(yu)(yu)實用(yong)價值。”
中國石油大學(xue)教授李永峰同(tong)樣持質疑態(tai)度(du)。他認為,目前石墨烯(xi)在電(dian)(dian)(dian)池上的應用,主(zhu)要(yao)是(shi)和(he)硅結(jie)合在電(dian)(dian)(dian)池負極里面(mian)代替原來的石墨,這樣可以提(ti)(ti)升(sheng)電(dian)(dian)(dian)池的整體容量和(he)充(chong)電(dian)(dian)(dian)速度(du),但性(xing)能提(ti)(ti)升(sheng)效果有(you)限,網(wang)上傳言顛覆式提(ti)(ti)升(sheng)并不太現實。此外(wai),也有(you)業(ye)內人(ren)士提(ti)(ti)及,石墨烯(xi)表面(mian)特性(xing)受化學(xue)狀態(tai)影響巨大,批次穩定性(xing)、循環壽命等問題也比較難以滿足鋰電(dian)(dian)(dian)池生產的細(xi)致(zhi)要(yao)求(qiu)。
此前網(wang)上(shang)曾(ceng)有消息稱比亞迪(di)公(gong)司(si)也正在研究石墨烯在鋰電池上(shang)的(de)應(ying)用,但(dan)是(shi)《每日經濟(ji)新聞》記者從比亞迪(di)相關負(fu)責人處了解到,比亞迪(di)的(de)電池目(mu)前仍(reng)是(shi)運用磷(lin)酸鐵錳鋰,并沒有用到石墨烯。
盡管目(mu)前多位業內(nei)人(ren)士認為(wei)所謂的(de)石墨烯電池只(zhi)是炒作,但在(zai)清華大(da)學材料(liao)學院教授朱宏(hong)偉(wei)看來,說技術(shu)完全(quan)不存在(zai)也過(guo)于絕(jue)對,“隨(sui)著(zhu)技術(shu)和(he)工藝(yi)成熟,通過(guo)石墨烯來提升電池性能未(wei)來是可以實現的(de)”。
高端(duan)技術仍在實驗室(shi)內
實(shi)(shi)際(ji)上,不僅(jin)是石墨烯(xi)電池,石墨烯(xi)的許多優質性能(neng)及產(chan)(chan)品目前(qian)還(huan)難以在實(shi)(shi)驗(yan)室之外的地方展現(xian),而相關產(chan)(chan)品的批量化生產(chan)(chan)更是遙遙無期(qi)。
概念上(shang)講,石(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯是(shi)(shi)(shi)只有一(yi)個(ge)碳原子(zi)厚(hou)度的(de)(de)(de)(de)二維材(cai)料,意味著真正的(de)(de)(de)(de)石(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯是(shi)(shi)(shi)單層的(de)(de)(de)(de),僅有一(yi)個(ge)原子(zi)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)度,是(shi)(shi)(shi)目(mu)前(qian)已知的(de)(de)(de)(de)最(zui)薄的(de)(de)(de)(de)一(yi)種材(cai)料。正是(shi)(shi)(shi)在(zai)單層的(de)(de)(de)(de)條件下(xia)(xia),石(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯才具備多重(zhong)讓人驚喜的(de)(de)(de)(de)屬(shu)性(xing)(xing)(xing)。比如在(zai)納米級別上(shang),其(qi)強度是(shi)(shi)(shi)鋼鐵的(de)(de)(de)(de)20倍,但同時(shi)具有20%拉伸不斷裂(lie)的(de)(de)(de)(de)柔性(xing)(xing)(xing);它幾乎是(shi)(shi)(shi)完全透明(ming)的(de)(de)(de)(de),只吸收2.3%的(de)(de)(de)(de)光;導熱系數高(gao)達5300W/m·K,高(gao)于碳納米管和金剛石(shi),常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)其(qi)電子(zi)遷(qian)移率超過15000 cm2/V·s。這些優異的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)質,被認(ren)為是(shi)(shi)(shi)石(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯可以顛(dian)覆很多產業的(de)(de)(de)(de)原因(yin)。
盡管其在下(xia)游應用(yong)上有可見的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin),但(dan)是中信建投的(de)(de)報(bao)告(gao)同樣顯示,具備(bei)優(you)異性(xing)質的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)何(he)時能(neng)走出實驗室仍(reng)然是未知(zhi)數。例如(ru)石墨(mo)烯(xi)(xi)(xi)作(zuo)為透明導電膜使用(yong)時,其工(gong)業產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)制備(bei)便存在一定(ding)的(de)(de)瓶頸,使得(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)中石墨(mo)烯(xi)(xi)(xi)原油(you)的(de)(de)電導率(lv)低等特性(xing)無法發(fa)揮;石墨(mo)烯(xi)(xi)(xi)替代硅(gui)應用(yong)于用(yong)于高(gao)性(xing)能(neng)集成(cheng)電路(lu)和新型(xing)納(na)米電子器件中,也由于單層石墨(mo)烯(xi)(xi)(xi)沒(mei)有帶隙,無法實現(xian)邏輯電路(lu)必(bi)需的(de)(de)晶體管開關功能(neng),工(gong)藝復(fu)雜(za)性(xing)程度大幅提高(gao),在微電子領(ling)域(yu)廣(guang)泛使用(yong)還有待時日。
朱宏偉表示:“目前石(shi)墨烯(xi)(xi)應(ying)用比較成熟的(de)領域多集(ji)中在(zai)中低端(duan)添加(jia)石(shi)墨烯(xi)(xi)類物質的(de)產(chan)品,真正能夠顯示石(shi)墨烯(xi)(xi)特殊性能的(de)高端(duan)應(ying)用尚在(zai)實驗室之中,短期內批量(liang)生產(chan)和商用還有(you)困難(nan)。”
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