石墨烯电池真的那么神奇吗

1. 石墨烯电池真的那么神奇吗

中国首创石墨烯电池，手机没电秒回血，电池使用寿命长达70年

2. 如何正确的看待石墨烯电池技术

石墨烯电池是未来的发展趋势，石墨烯电池具备很多现阶段电池不能比拟的优点：

一、充电速度快
石墨烯电池可大幅提高充电速度，有媒体报道石墨烯手机电池可在几分钟内充满电。
二、蓄电能力强，续航能力好。
三、体积小，重量轻。
四、使用寿命长，耐久性好
五、化学性能稳定。

3. 石墨烯电池真来了吗？

石墨烯电池 
  
 根据美国Graphene-info这个比较权威的石墨烯网站的介绍，“石墨烯电池”的定义是在电极材料中添加了石墨烯材料的电池。这个解释显然是误导。虽然撒上芝麻的烧饼可以叫芝麻烧饼，但是我们不能把掺上点石墨烯的电池就称之为石墨烯电池。
  
 杠头和“拜科学教”的同志也许会跳出来叫嚣，什么没有呀，看人家某为，还有那某星，都说是石墨烯手机啦！——老弟，鉴于中文命名的尿性，你真的觉得是这样吗？不是说吃了状元饼就能考状元，老婆饼里也没有老婆，黄金饼也是不是拿黄金做的好不好？
  
  图二：某款“石墨烯手机” 
  
  图三：又一款采取石墨烯技术的手机 
    
  图四：“石墨烯电池手机” 
  
 电池，呵呵，电池，曾经因为电池在中国折戟沉沙的某星，宣布出了“真正”的石墨烯电池的手机——充电12分钟，充电容量提高45%的石墨烯电池长什么样儿呢？
  
 某星的这款电池是通过CVD 法制备（敲黑板，CVD法哈，我前面的《赢了你输了世界又如何》说的“晒鱼虫”法制作石墨烯膜的那种）了石墨烯-氧化硅复合物，即所谓的“石墨烯球”。通过Nobilta 球磨技术将1wt% 石墨烯球均匀涂覆在富镍层状正极材料中。CVD 法制备石墨烯这种工艺给人的印象就是“贵+设备要求高”，很难进行量产。大费周章做了个昂贵的石墨烯球，在正极材料上只是作为“导电剂”？快速充放电的后果就是，锂离子在电极材料中不能充分进入/脱出，从而造成了真实容量的下降——有点类似我们俗称的“虚电”——总结起来一句话：花了好多钱用“猪油拌饭”的方法把个瘦子催成“虚胖”（注意哦，是一个瘦子不是瘦子们，这手段不能大规模工业化制造的）。
  
 作为“解释系”的高材生，我来给大家说说几个名词，省得被一大堆术语砸晕了搞嗨了：
  
 l 「能量密度」指的是电池存储电量的能力，即单位重量的电池所存储的能量是多少，单位为Wh/kg，1Wh 等于3600 焦耳（J）的能量。
  
 l 「功率密度」指的是电池放电的峰值能力，单位重量的电池在放电时可以以何种速率进行能量输出，单位为W/kg。石墨烯本身材料就是纳米材料，自然在「功率密度」上有优势，所以在充放电倍率上比较有些成果。
  
 我们看到的石墨烯电池或者类似的电池时被吹风的“充电 ，使用 ” 都是在快充（也就是充放电倍率）上做文章，也就是说在功率密度上吹嘘，但是实际上在能力密度上没有亮点。充满或者充到80%的是指把“暖壶”灌满水——至于是用的“亲妈熬的小米粥”还是 “食堂卖的小米粥”，那商家就不管，稀不稀的反正我拿“烯”给你灌满了。
  
 国家喜闻乐见希望看到的是石墨烯能在能量密度有突破，而不是（至少不仅是）在功率密度上的进步——毕竟功率密度大在安全隐患（过热着火）和电池寿命上有缺陷的。而石墨烯的「压实密度」偏低，使得在「能量密度」上不被看好。
  
 “钴酸锂-石墨电池”之所以称为“锂电池（实际是锂离子电池）”，是因为SONY在1991年将锂离子电池投放市场的时候，考虑到经典命名法太过复杂一般人记不住，并且充放电过程是通过锂离子的迁移来实现的，因此就称为“Lithium ion battery”。最终“锂离子电池”这个名称被全世界广泛接受，这也体现了SONY在锂电领域的特殊贡献。锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料，所以锂离子电池也按照正极来称呼的习惯。比如，磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元电池等，仅是在正极材料上加了石墨烯导电剂的话，是不能叫“石墨烯电池”的——虽然撒了芝麻的烧饼叫芝麻烧饼，掺了石墨烯做辅料的电池真的不能叫石墨烯电池。
  
 石墨烯用在锂电池中有几种方向，当正极，当导电剂，当负极。而一块好电池的标准是这样式的（图五）：
  
  图五：一块好电池的表征 
  
 石墨烯功能涂层铝箔，其实际性能跟普通碳涂覆铝箔并无多少提高，反倒是成本和工艺复杂程度增加不少，该技术商业化的可能性很低。石墨烯用作导电剂添加到磷酸铁锂正极中，能改善倍率和低温性能，但是能力密度不理想。
  
 几乎所有的商品锂离子电池都采用石墨类负极材料，石墨烯单独当负极材料，压实密度非常低且成本极其昂贵，并不比当前的负极优秀，也低于复合材料（硅/碳），根本不存在取代石墨类材料直接用作锂离子电池负极的可能性。
  
 现在锂电常用的导电剂有导电炭黑、乙炔黑、科琴黑，Super P等，现在也有电池厂家在动力电池上开始使用碳纤维(VGCF)和碳纳米管(CNT)作为导电剂。石墨烯与之相比电化学性能差不多，但是成本原因，石墨烯用作导电剂无明显优势。石墨烯的分散性以及相容性问题而增加了工艺的复杂性而影响到批次稳定性。
  
 嗯嗯，最后我们负责任地说：既没有石墨烯电池，石墨烯做电池也没啥优势——绝不绝望？灰不灰暗？
  
 我们在石墨烯电池条目下面，很眼熟地发现了超级电容器的大段描写（好奇心重的可自行问度娘），也见过“中国某某科研团队开发出非常耐用，可充放电25万次依旧电力十足，可在低至零下40度高至120度稳定工作，将电芯放于明火中也不会发生起火爆炸等危险的石墨烯电池。”撇开真实性，这种“实验环境”的石墨烯钮扣电池，和可以商用的电池之间还有成本、工艺和安全性好几座大山呢——不能因为谁管宿舍管的好，就认为他一定是个好总统吧？饶是胆子比较大的厂商也只敢在电池这种成本不高，坏了就换的原件上忽悠石墨烯概念，不敢直接拿 汽车 电池炒概念—— 汽车 电池尺码更大，驱动力、稳定性、续航和安全性都是“致命”的话题，所以，您明白了当墨烯手机能铺天盖地的忽悠，还真没多少人炒作石墨烯 汽车 吧。
  
 不知道为什么吹捧石墨烯，变成了吐槽石墨烯。之所以愤怒，因为是真爱——多好的新材料，居然要被资本和贪欲协力毁掉，可是在黑暗的清晨依然会有日出……

4. 石墨烯电池的优缺点总结，石墨烯电池最新进展情况

      去年，国内某品牌自主研发基于三维结构石墨烯(3DG)材料的“超级快充电池"正式对外公布；今日，官方宣布未来将在旗下车型搭载相关技术成果，其最大的宣传点在于8分钟就可充满80%，这么恐怖的充电效率倒是挺罕见的，一起来看看关于石墨烯电池最新进展。      首先石墨烧是一种由碳原子以sp禁化轨道组成六角型呈峰美晶格的二维碳纳米材料，它最大的特点在于有着优异的光学、电学力学特性。那凭啥能充电这么快呢？石墨烯电池的优缺点是什么呢？      
      事实石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/(Vs)，这一数值超过了硅材料的10倍，是已知载流子迁移率最高的物质铺化细(InSb)的两倍以上。在某些特定条件下如低温下，石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm2/(Vs)。与很多材料不一样，石墨烧的电子迁移率受温度变化的影响较小，50~500K之间的任何温度下，单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm2/(Vs)左右。      翻译成人话就是：石墨烯能把电池的两极的材料分开，其中的电子可以非常轻易穿过，那么电压的内阻就会非常小，这也就是为什么它充电速度快的原因。      
      石墨烯电池优点      1、储电量是目前市场最好产品的三倍，一个锂电池(以最先进的为准)的比能量数值为180wh/kg，而一个石墨烯电池的比能量则超过600wh/kg。      2、用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里，而其充电时间不到8分钟。      3、使用寿命长，其使用寿命是传统氢化电池的四倍，是锂电池的两倍。      4、重量轻，石墨烯的特性使得电池的重量可以减少为传统电池的一半，这样可以提高装载该电池的机器的效率。      5、石墨烯相比于传统的电池有着更大更多的优势，在使用寿命上，它的使用寿命是锂电池的两倍，是氢化电池的四倍。      6、更快的充电速度，并且在高温下也比锂电池更为耐用。      
      石墨烯电池缺点      1、目前石墨稀还没达到实用化阶段，离大批量生产还有很长的路要走。      2、市场上这些石墨烯电池也不是纯石墨烯电池，只是在锂电池的基础上掺杂了一些石墨烯的相关的技术，与传统的锂电池相比，它带来的性能提升也仅仅只有那么一点点。再加上石墨烯的成本十分的高昂，它的制造工艺也非常的高，石墨烯电池的制作工艺仍然不够成熟，目前仅处于实验室阶段的它无法达到量产的地步。      3、工艺特性不兼容，石墨烯比表面积过大，会对现有锂离子电池的分散均浆等工序带来一大堆工艺问题。譬如石墨烯表面特性受化学状态影响巨大，批次稳定性，循环寿命等等都有很多问题，目前来看无法满足锂电池生产的一堆细致的要求。      石墨烯电池和锂电池哪个更好？石墨烯电池和锂离子电池区别      石墨烯电池生产厂家有哪些？石墨烯电池何时上市

5. 为何石墨烯的电池优点这么多，中国却不量产使用呢？

6. 石墨烯电池到底是一种什么电池

石墨烯电池是一种电池，由美国俄亥俄州的Nanotek仪器公司利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性开发而来。
电池技术是电动汽车大力推广和发展的最大门槛，而电池产业正处于铅酸电池和传统锂电池发展均遇瓶颈的阶段，石墨烯储能设备的研制成功后，若能批量生产，则将为电池产业乃至电动车产业带来新的变革。

优点：
1、该新型石墨烯超级电容器体积轻巧、不易燃也不易爆，可采用低成本制备，实现规模生产。
2、因性能较铅酸、镍氢等电池有明显的竞争优势，且在快速充放方面又远远优于锂电池，因此该“超级电池”可广泛应用于现有混合电动汽车、大功率输出设备的更新换代。
3、储电量是目前市场最好产品的三倍。一个锂离子电池（以最先进的为准）的比能量数值为180wh/kg，而一个石墨烯电池的比能量则超过600whkg。
以上内容参考：百度百科-石墨烯电池

7. 石墨烯电池耐用吗？为什么石墨烯电池还没有达到民用程度？

石墨烯电池还只是实验室产物，虽然现在萃取石墨烯的方法有很多，有一些企业也可以生产石墨烯，但它的应用场景是非常有限的，而所谓的石墨烯电池也只是借着石墨烯材料的高性能蹭热度而已，据我说知，世界上任何一家企业都没有掌握真正的“石墨烯电池”技术。

迄今为止，石墨烯电池只是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速、大量穿梭运动的特性，从而研发出了“石墨烯电池”。但这种电池也依然停留在实验室成功阶段，根本不可能民用，而且这种所谓的“石墨烯电池”也并非真正的石墨烯电池。只是利用石墨烯的性能，将其制作成“超级电容”或混合制成“聚合物”，而它本身并不能直接应用于电池，需要配合其他材料才可以制造出成品，所以所谓的石墨烯电池根本不存在。

而且石墨烯属于二维碳晶体材料，其制作工艺有很多种，而起初就是使用“胶带粘结”的方式制造出来的。目前世界各国还没有制定出统一的石墨烯标准，像石墨、石墨烯、石墨烯薄片，这可是三种不同的东西。就拿缴纳智商税的石墨烯取暖器和石墨烯内裤来说，实际上这些品牌厂家使用的都是碳纤维或碳晶，虽然这些材料中含有石墨烯，但实际上根本不属于石墨烯取暖器和内裤。

可能这么说，还有小伙伴理解不了，可以负责任的说，一台取暖器的截面积最少也有2个平方，而一个内裤需要的石墨烯也最少要0.2个平方左右，就这点面积，如果真的使用石墨烯的话，没几个亿是制造不出来的，请记住我说的的这个词语“石墨烯”，而不是石墨和石墨烯薄片。而且碳晶与碳纤维的区别其实也没有想象中那么大，有一些打擦边球的取暖器品牌，实际上使用的是“石墨”。

说到这有些跑偏了，但我之所以以石墨烯内裤和取暖器举例，是为了告诉大家石墨烯技术还不成熟，制作石墨烯的成本极高，如果用它来制作电池的话，成本大家可以展开自己的想象力。而这还不是最重要的，重要的是“标准”，现在没有石墨烯的生产标准，只要含有石墨烯材质都可以叫石墨烯材料，但事实上并不是这样。而石墨烯是是石墨提取物，20万片石墨烯叠加在一起才有头发丝那么厚，试问它是怎么萃取出来，然后支撑取暖器的散热、制热材料的？又是怎么添加在内裤里的？行，哪怕这些厂家掌握了这些技术，那单层石墨烯两边的涂层是怎么解决的？

以现在的技术，提炼石墨烯原料还是可以做到的，但另外一个难点就是石墨烯的涂层问题，涂层决定了石墨烯材料制成的成品的使用寿命，而这个难题甚至要高于石墨烯本身的应用。而且前文中我提到了石墨，现实中我们是见过的，它是提取石墨烯的主要原料，像铅笔芯、电动火车上面的碳滑板等都含有石墨。可以毫不夸张的说，如果我们是生产铅笔和碳滑板的厂家，实际上就可以说自己应用了石墨烯技术。因为铅笔芯和碳滑板中都含有石墨烯，这么说也是没错的。

实际上很多厂家都是借着石墨烯材料蹭热度而已，而前文中我提到了很多次“标准”这个词，实际上是强调的就是行业内“没有标准”，目前声称石墨烯商用的，要么使用的是含有石墨烯的材料，比如石墨，要么使用的就是石墨烯薄片，它并非严格意义上的石墨烯，而是由几层、十几层、几十层的石墨烯叠加在一起形成的，而这么做的原因就是因为技术不达标，生产条件不允许造成的。

所以，以目前的技术来看，石墨烯的提取是没问题的，但成本高得吓人，而且石墨烯商用之后，应用到电池上，无论是单层，还是多层，两者之间的涂层才是需要解决问题的关键，涂层不解决，根本不具备商用可能。

8. 石墨烯电池的用途有多大前景

　　前景看好，参考前瞻 产业研究院《中国石墨烯行业深度市场调研与投资战略规划分析报告》显示，石墨烯是一种神奇的纳米级新材料，具有透光性好、导热系数高、电阻率低、电子迁移率高、高机械强度特点，能在诸多应用领域取代原有材料发挥高效性能（如）因而已经取代硅，成为“二十一世纪新材料之王”。
　　目前石墨烯仍处于产业化初期，善未完全实现石墨烯的规模化应用，对石墨烯产品最大的需求市场仍然是科研院校和少量生产厂商。由于下游需求未起，大部分石墨烯企业目前仍无法找到稳定的商业模式和盈利模式。
　　随着石墨烯制备水平的发展和石墨烯应用技术水平的发展，石墨烯材料能够应用在更多的下游产品和领域中。预计到2024年前后，石墨烯器件有望替代互补金属氧化物半导体（CMOS）器件，在纳米电子器件，光电化学电池、超轻型飞机材料等研究领域得到应用;
　　消费电子类应用将成石墨烯技术攻克主方向。石墨烯制备水平和应用技术水平的发展是相辅相成的，以目前的发展水平看，电子元件领域的应用对石墨烯的质量和技术要求最高，也最难以实现，我们预计其应用在10年左右;石墨烯在消费电子类的应用主要需克服制备技术的难关，这也是目前石墨烯研究中最热点的方向，我们预计制备技术在未来1-2年内会有所突;
　　石墨烯的研究和产业化发展持续升温。从石墨烯专利领域分布来看，其应用技术研究布局热点包括：石墨烯用作锂离子电池电极材料、太阳能电池电极材料、薄膜晶体管制备、传感器、半导体器件、复合材料制备、透明显示触摸屏、透明电极等。