2015年12月中旬，中科院上海硅酸鹽所的研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》上發(fā)文指出，其研制出一種高性能超級(jí)電容器電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯。一些媒體盛贊：“該材料具有極佳的電化學(xué)儲(chǔ)能特性，可用作電動(dòng)車的‘超強(qiáng)電池’，這種電池的最大亮點(diǎn)就是充電7分鐘，行駛35公里。”

　　12月底，華為終端公司手機(jī)產(chǎn)品線副總裁李昌竹又在2015年移動(dòng)智能終端峰會(huì)上透露，華為可能在2016年下半年商用石墨烯電池技術(shù)。

　　但是，這些新聞隨后又被“打臉”。有人認(rèn)為，所謂石墨烯電池商用不過(guò)是炒作。也有人認(rèn)為，一些媒體誤讀了中科院上海硅酸鹽所的成果——它根本不是電池，也沒(méi)有含有石墨烯材料。

　　真相究竟如何？

　　他們都沒(méi)說(shuō)——這是石墨烯電池

　　據(jù)媒體報(bào)道，之前在日本舉辦的一次研討會(huì)上，華為已經(jīng)演示了“這種使用納米、石墨烯的相關(guān)技術(shù)，可以讓3000毫安時(shí)電池在5分鐘之內(nèi)充滿50%電量。這種技術(shù)可能在明年下半年商用。”

　　《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者就該消息與華為公司取得了聯(lián)系，對(duì)方表示：“內(nèi)部尚無(wú)法提供更多的信息”。他提供的唯一公開(kāi)消息是：2015年10月23日，華為宣布與曼徹斯特大學(xué)合作研究石墨烯的應(yīng)用，共同開(kāi)發(fā)ICT領(lǐng)域的下一代高性能技術(shù)。該項(xiàng)目合作期初定為兩年，研究如何將石墨烯領(lǐng)域的突破性成果應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品和移動(dòng)通信設(shè)備。

　　記者注意到，2015年6月，韓國(guó)財(cái)經(jīng)雜志Business Korea網(wǎng)絡(luò)版刊文稱，三星研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)技術(shù)，通過(guò)在電池的硅表面覆蓋石墨烯制作一種新的“硅陰極材料”，把電池的能量密度提高到現(xiàn)有電池的2倍。

　　不過(guò)，在上述兩則新聞中，并沒(méi)有人直接稱呼他們的研究成果為“石墨烯電池”。

　　而上海硅酸鹽所的官方網(wǎng)站給出的消息是：“中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員黃富強(qiáng)帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)、美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的科研人員合作，合成了一種有序介孔少層碳的新型材料。”

　　上海硅酸鹽所稱：“他們獲得的最新研究結(jié)果表明，該類材料的能量密度還可以通過(guò)拓展電化學(xué)窗口進(jìn)一步提高，獲得更高能量密度的超級(jí)電容器。”

　　第一電動(dòng)網(wǎng)有作者撰文認(rèn)為，《科學(xué)》雜志上的這篇論文沒(méi)有提到石墨烯，而是碳材料，且超級(jí)電容器被媒體稱為“電池”不妥。

　　事實(shí)上，超級(jí)電容器（也稱電化學(xué)電容器）確實(shí)并非電池，而是介于二次電池和傳統(tǒng)電容器之間的一種電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，在上海硅酸鹽所發(fā)布的新聞中，也從未給出“這是電池”的結(jié)論，更不用提“這種電池的最佳效果就是充電7分鐘，行駛35公里”。但是，該材料確是石墨烯材料無(wú)疑。

　　《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者聯(lián)系到黃富強(qiáng)，他回復(fù)：“宏觀上這種材料是三維結(jié)構(gòu)，碳的sp2程度高達(dá)98%，少于5個(gè)原子層。我們?cè)谕陡暹^(guò)程中一直采用‘介孔石墨烯’的名稱，最后出版時(shí)改用少層碳。原因在于，有一人提出石墨烯是二維的平面型結(jié)構(gòu)，并建議也可叫作‘高度石墨化的三維微孔少層碳材料’。大家從不同角度會(huì)得出不同的結(jié)論，然而實(shí)質(zhì)是同一個(gè)。”

　　介孔石墨烯是石墨烯廣義家族中的一種新結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的三維微觀導(dǎo)電性能，經(jīng)氮摻雜后具有優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能特性。

　　石墨烯電池疑炒作

　　記者在采訪復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系教授盧紅斌、哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系教授袁國(guó)輝等人時(shí)發(fā)現(xiàn)，他們都不同意一些商家和媒體將石墨烯材料應(yīng)用在電池中就將其稱為“石墨烯電池”。

　　“在電極材料中添加石墨烯后就將電池稱為‘石墨烯電池’顯然不妥，類似于之前在商業(yè)上將納米顆粒添加到塑料中后制成的洗衣機(jī)稱為‘納米洗衣機(jī)’，顯然帶有炒作意味。”盧紅斌說(shuō)。

　　傳統(tǒng)電池的命名一般是遵循“正極—負(fù)極活性材料”的規(guī)則。袁國(guó)輝指出：“鋰離子電池充放電時(shí)，成流反應(yīng)是鋰離子在正、負(fù)極材料中的嵌入和脫出的貢獻(xiàn)。電極中添加石墨烯材料時(shí)，石墨烯的主要作用是提高電極的導(dǎo)電性，盡管可以提高電池的性能，卻不是鋰離子電池正負(fù)極的活性材料。”

　　因此，他們認(rèn)為，應(yīng)該稱之為“鋰離子電池”，或最多稱之為“石墨烯改性的鋰離子電池”。

　　“‘石墨烯電池’應(yīng)該是通過(guò)添加石墨烯能夠顯著改善鋰電池的充電速度、循環(huán)穩(wěn)定性、使用壽命、甚至能量密度的高性能電池，最好有明確的技術(shù)參數(shù)作為參考。如果僅通過(guò)采用石墨烯名稱來(lái)提升產(chǎn)品的知名度或關(guān)注度，以此提高銷量，可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)。”盧紅斌指出。

　　雖然“石墨烯電池”這一稱呼頗有些“自擺烏龍”，但是業(yè)內(nèi)專家卻看好石墨烯材料在電池上的應(yīng)用，尤其是在電極上發(fā)揮所長(zhǎng)。

　　目前，業(yè)內(nèi)采用的富鋰正極材料通常導(dǎo)電性不佳，對(duì)電極而言極為不利。為提高正極電導(dǎo)率，通常會(huì)在正極顆粒表面沉積導(dǎo)電層，如包碳處理，并通過(guò)添加導(dǎo)電添加劑來(lái)改善正極電導(dǎo)率。電極導(dǎo)電性對(duì)于電池的充電速度、循環(huán)穩(wěn)定性和使用壽命都有著決定性的影響，不佳的導(dǎo)電性還會(huì)增大電池發(fā)熱量，加速電池性能惡化。

　　因此，有相當(dāng)多的工作致力于通過(guò)在正極材料中添加石墨烯來(lái)提高電極中的電荷傳輸效率和傳熱效率。石墨烯是一種具有單個(gè)碳原子厚度的二維碳膜，其中碳原子之間存在共軛結(jié)構(gòu)，電荷在其中可以快速遷移。也正因如此，石墨烯也為發(fā)展其他新型電極材料提供了可能。

　　短期商用現(xiàn)實(shí)嗎

　　涉及到石墨烯與電池被“聯(lián)姻”并商用，大家最關(guān)注的是技術(shù)、成本等問(wèn)題是否已經(jīng)解決。

　　在2015北京測(cè)試服務(wù)業(yè)發(fā)展高峰論壇間隙，一位從事新材料檢驗(yàn)檢測(cè)的人士告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)都沒(méi)有具體關(guān)于“石墨烯電池”的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且他所了解到的信息是前期研發(fā)成本投入巨大，僅用在手機(jī)電池等產(chǎn)品上的“性價(jià)比”待評(píng)估。

　　盧紅斌也提到了“性價(jià)比”的問(wèn)題。他認(rèn)為，石墨烯改進(jìn)的電池包括鋰離子電池短期內(nèi)商業(yè)化應(yīng)用的可能性還是很大，關(guān)鍵在于提高性價(jià)比?，F(xiàn)有的電池技術(shù)亟待解決充電速度、續(xù)航里程、穩(wěn)定性和循環(huán)壽命等問(wèn)題，石墨烯的獨(dú)特性能可望提供新的解決方案和路徑。

　　袁國(guó)輝則質(zhì)疑，石墨烯技術(shù)應(yīng)用在消費(fèi)類電子產(chǎn)品用鋰離子電池上“意義不大”，因?yàn)樗谔嵘⌒拖M(fèi)類電子產(chǎn)品電池性能和容量上效果有限，而且快充模式本身會(huì)影響電池壽命。相反，他更看好石墨烯材料和技術(shù)在動(dòng)力型鋰離子電池上的應(yīng)用，比如新能源車，能夠帶來(lái)顯著的變化。

　　記者了解到，石墨烯技術(shù)在電池上進(jìn)行商用還有兩大關(guān)鍵技術(shù)突破點(diǎn)：一是優(yōu)化石墨烯結(jié)構(gòu)以及石墨烯使用方法，使得現(xiàn)有鋰電池的性能獲得一定程度的改善；二是尋找新的活性材料，或者基于新的原理實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備性能的倍增。

　　石墨烯技術(shù)在電池上的大規(guī)模商用還需要一個(gè)推廣過(guò)程。一些電池制造企業(yè)還需要對(duì)石墨烯技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，一旦接受后對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品線的改造也需要時(shí)間。但是，袁國(guó)輝指出：“2016年應(yīng)該是石墨烯技術(shù)應(yīng)用在電池上的推廣元年。”

　　此外，此前有傳聞稱西班牙科爾瓦多大學(xué)與某公司合作研究的石墨烯電池可望實(shí)現(xiàn)8分鐘充電，行駛1000公里。聽(tīng)到此消息后，石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在隨后參加歐洲舉辦的石墨烯國(guó)際大會(huì)時(shí)也專門前往該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了核實(shí)，但發(fā)現(xiàn)此信息主要是基于實(shí)驗(yàn)室結(jié)果推算得出，該項(xiàng)技術(shù)是否具備宣稱的性能現(xiàn)在尚未得到實(shí)踐證實(shí)。

　　“僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)室中的某些結(jié)果進(jìn)而推算使用效果反映了人們心中的迫切希望，但還須驗(yàn)證安全性、利用穩(wěn)定性、循環(huán)壽命等一系列問(wèn)題。”盧紅斌強(qiáng)調(diào)，“但石墨烯的快速規(guī)模化必然會(huì)加快包括鋰離子電池在內(nèi)的儲(chǔ)能設(shè)備技術(shù)發(fā)展的步伐。”