石墨烯是一種非常薄的碳晶體，僅有一個(gè)原子厚，但肉眼可見(jiàn)，同時(shí)其強(qiáng)度的鋼鐵的200倍、并且擁有極強(qiáng)的柔韌性，另外它還抗火、但卻是非常棒的熱導(dǎo)體。

　　這種神奇的材料，可能是未來(lái)電池的關(guān)鍵、也可能重新塑造可穿戴設(shè)備和各種傳感器。

　　

　　我們知道，可穿戴設(shè)備目前面對(duì)的一大挑戰(zhàn)便是佩戴性。大多數(shù)智能手表仍碩大無(wú)比，手環(huán)也不夠漂亮，更不用說(shuō)外星人般的智能服裝了，石墨烯則可以改變一切。憑借其超薄、柔性、堅(jiān)固的特色，可穿戴設(shè)備無(wú)疑有更多設(shè)計(jì)空間，讓可穿戴設(shè)備變得更加靈活、耐用、美觀并適合穿戴。

　　而石墨烯電池是一種基于二維碳材料所制作的電池，它的出現(xiàn)更是讓材料科學(xué)界興奮不已，在未來(lái)使用石墨烯電池可能會(huì)成為一種潮流趨勢(shì)。在所有種類(lèi)的電池當(dāng)中，石墨烯電池?fù)碛凶罡叩哪芰棵芏纫约白顝?qiáng)的電能儲(chǔ)備能力。

　　在新能源汽車(chē)鋰電材料方面，多篇報(bào)道重點(diǎn)提及這方面打開(kāi)石墨烯幾十億的空間，并且有充電10分鐘，行駛1000公里的消息。

　　2014年12月初，西方媒體報(bào)道，西班牙Graphenano公司和西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研發(fā)的石墨烯電池，一次充電時(shí)間只需8分鐘，可行駛1000公里。如果這一結(jié)果屬實(shí)，那么毫無(wú)疑問(wèn)電動(dòng)汽車(chē)將完全顛覆傳統(tǒng)汽油汽車(chē)，成為汽車(chē)的主力軍。

　　在手機(jī)電池方面，鋰電池傳統(tǒng)制造強(qiáng)國(guó)是日本和韓國(guó)，在石墨烯電池上他們也正在搶奪技術(shù)先機(jī)。韓國(guó)科學(xué)家早在2014年11月就宣布，最新發(fā)明的石墨烯超級(jí)手機(jī)電池，可存儲(chǔ) 與傳統(tǒng)電池等量的電量，但充電時(shí)間只需16秒。美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院研究人員也預(yù)計(jì)，石墨烯陽(yáng)極材料比如今鋰離子電池中慣用的石墨陽(yáng)極充電或放電速度快10 倍。

　　7月8日，國(guó)內(nèi)最早進(jìn)入石墨烯領(lǐng)域的上市公司之一東旭光電推出了世界首款石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品——“烯王”。其在滿足5C條件下，可實(shí)現(xiàn)15分鐘內(nèi)快速充放電，是普通充電產(chǎn)品的1/24，而且能在-30~80℃環(huán)境下工作，循環(huán)壽命更高達(dá)3500次左右。據(jù)悉，“烯王”產(chǎn)品將先在動(dòng)力玩具、智能家居、動(dòng)力工具、低溫儲(chǔ)能等方面應(yīng)用，后續(xù)隨著技術(shù)成熟和經(jīng)驗(yàn)積累，將嘗試擴(kuò)展到電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域。

　　這種神奇材料的制造方法：

　　1、氧化還原法（性能差、不純）

　　2、微機(jī)械剝離法（成本高、產(chǎn)率低）

　　3、化學(xué)氣相沉積法（成本高、性能不穩(wěn)定）

　　4、外延生長(zhǎng)法（成本極高，難度大）

　　可是！生產(chǎn)成本昂貴一直是難題，最高達(dá)到5000元/克。

　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特爾、美國(guó)晟碟、陶氏化學(xué)、通用、杜邦等。其中，三星、IBM、東芝、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究所、韓國(guó)成均館大學(xué)等企業(yè)和高校具有較高競(jìng)爭(zhēng)力。但是大部分企業(yè)并沒(méi)有在石墨烯電池領(lǐng)域予以布局，相關(guān)的專(zhuān)利也十分有限，他們大都布局在柔性器件半導(dǎo)體顯示屏等方面。

　　應(yīng)用一：石墨烯觸摸屏

　　這應(yīng)該是石墨烯呼聲最高的應(yīng)用。智能手機(jī)最關(guān)鍵的一部分就是有一塊既能導(dǎo)電又非常透明的觸摸屏。恰好，這正是石墨烯的特性！而且石墨烯的強(qiáng)度和柔韌性，都比目前的透明電極材料氧化銦錫（ITO）要更好。

　　早在2010年，韓國(guó)成均館大學(xué)和三星公司的研究人員，就制造出由多層石墨烯和聚酯片基底組成的透明可彎曲顯示屏。當(dāng)時(shí)，論文通訊作者、成均館大學(xué)教授洪秉就提出，他們的方法可用于制造基于石墨烯的太陽(yáng)能電池、觸摸傳感器和平板顯示器。但他當(dāng)時(shí)也承認(rèn)，大規(guī)模制造和商業(yè)化還為時(shí)尚早。

　　應(yīng)用二：石墨烯墨水打印射頻天線

　　英國(guó)曼徹斯特大學(xué)研究人員與石墨烯生產(chǎn)商BGT材料有限公司合作，用壓縮石墨烯墨水打印出射頻天線。——科學(xué)家將石墨烯材料的應(yīng)用又向前推進(jìn)了一大步。這種天線靈活、環(huán)保，可廉價(jià)大批量生產(chǎn)，能夠應(yīng)用在無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）標(biāo)簽和無(wú)線傳感器上。

　　目前，大多數(shù)商用RFID標(biāo)簽由金屬鋁和銅組成，材料昂貴、制作過(guò)程復(fù)雜，而基于石墨烯的RFID標(biāo)簽?zāi)軌虼蠓冉档筒牧铣杀尽Ｔ撗芯繄F(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始計(jì)劃 開(kāi)發(fā)石墨烯RFID標(biāo)簽，以及傳感器和可穿戴電子產(chǎn)品了。石墨烯油墨成本低且很柔軟，比其他如納米金屬粒子導(dǎo)電油墨的性能還要強(qiáng)大很多。

　　應(yīng)用三：石墨烯燈泡

　　石墨烯可調(diào)光燈泡號(hào)稱可節(jié)省10%的能源，使用壽命也更長(zhǎng)，內(nèi)含由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)所設(shè)計(jì)、外罩石墨烯的燈絲狀LED。石墨烯燈泡價(jià)格每顆約15英鎊，這款燈泡的設(shè)計(jì)是以傳統(tǒng)燈泡形狀為基礎(chǔ)，石墨烯能讓燈泡的導(dǎo)電以及散熱更有效率。

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　　應(yīng)用四：更強(qiáng)夜視能力的視覺(jué)傳感器

　　現(xiàn)在夜視很多用紅外線系統(tǒng)，但是這種設(shè)備體積大是個(gè)硬傷啊。于是，研究人員將基于石墨烯的光熱電探測(cè)器 （photothermoelectricdetector）整合在微機(jī)械氮化硅薄膜 （micrmachinedsiliconnitridemembrane）上。叮咚，數(shù)據(jù)來(lái)了：7~9V/W的響應(yīng)在10.6微米（micron）波長(zhǎng) 以及23ms時(shí)間常數(shù)下達(dá)成；氮化硅薄膜帶來(lái)的溫度隔離以及寬帶紅外線吸收，能實(shí)現(xiàn)300~500K的黑體目標(biāo)（blackbodytarget）探測(cè)與成像。

　　此外，石墨烯的高載體遷移率（carriermobility）可用以抵抗噪聲，因此免除了冷卻技術(shù)的需求，并足以在不需低溫冷卻的前提下偵測(cè)來(lái)自人體的熱輻射。

　　應(yīng)用五：芯片上光通訊

　　“我們已開(kāi)發(fā)出世界上最薄的燈泡！”紐約哥倫比亞大學(xué)工程學(xué)院教授JamesHone說(shuō)，這種新型的“寬帶”光發(fā)射器可以整合到芯片上，可為實(shí)現(xiàn)薄如原子、可撓曲及透明的顯示器鋪路，還能做到基于石墨烯的芯片上（On-chip）光通訊。

　　今年稍早，曼徹斯特大學(xué)（ManchesterUniversity）已發(fā)布以石墨烯為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的燈泡，該燈泡是將基于長(zhǎng)絲形的發(fā)光二極管（LED）涂 覆在石墨烯上，而該大學(xué)也聲稱，此可調(diào)燈光的LED燈泡可減少10%的耗電量。芯片上可見(jiàn)光的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)完全整合“光子（Photonic）”電路，該電路用于燈泡時(shí)，可如同現(xiàn)階段在半導(dǎo)體整合電路的電流。直到現(xiàn)在，研究人員尚未將白熾燈泡放在芯片上，這是因?yàn)辄c(diǎn)燃燈泡所需的溫度，微型金屬導(dǎo)線無(wú)法承受。

　　石墨烯能達(dá)到的溫度超過(guò)攝氏2，500度，不需要額外放大就可灼傷肉眼。研究人員也發(fā)現(xiàn)石墨烯在較高溫度下，會(huì)變成較差的熱導(dǎo)體，這意味著熱量會(huì)在芯片 的中心被限制為一個(gè)“熱點(diǎn)”。一名研究人員指出，懸浮的石墨烯可被加熱到太陽(yáng)一半的溫度，且可靠度比固定在固體基板上的石墨烯高1，000倍。

　　應(yīng)用六：偵測(cè)氣體、檢測(cè)DNA與蛋白質(zhì)

　　由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）與西班牙光子科學(xué)院共同組成的一支研究團(tuán)隊(duì)，最近利用石墨烯改善了分子檢測(cè)的紅外線吸收光譜。傳統(tǒng)上，這種方法主要利用光激發(fā)分子，依據(jù)各自性質(zhì)產(chǎn)生不同的振動(dòng)，同時(shí)創(chuàng)造出一種能以反射光讀取的獨(dú)特標(biāo)識(shí)。但這種方法并不適用于納米級(jí)分子，因?yàn)榧{米分子通常比用于檢測(cè)分子的6微米紅外光子波長(zhǎng)明顯更小。然而，研究人員們發(fā)現(xiàn)，石墨烯能夠聚光于特定焦點(diǎn)上，從而準(zhǔn)確地“聽(tīng)”到納米級(jí)分子的振動(dòng)。

　　石墨烯可實(shí)現(xiàn)高敏感度的振動(dòng)光譜與檢測(cè)折射率Source：EPFL根據(jù)EPFL，“當(dāng)光線到達(dá)時(shí)，石墨烯納米結(jié)構(gòu)中的電子開(kāi)始振蕩。這種現(xiàn)象被稱為‘局部表面等 離子共振’，從而將光線集中于微小的焦點(diǎn)，其大小約相當(dāng)于目標(biāo)分子的尺寸，因而能夠用于檢測(cè)納米結(jié)構(gòu)。”針對(duì)這種傳感器的潛在應(yīng)用范圍從偵測(cè)氣體外泄、檢測(cè)有毒與易爆氣體、測(cè)量并檢測(cè)DNA與蛋白質(zhì)以及水中污染物。另外，石墨烯擁有較大的比表面積，使其具備了制作高靈敏度傳感器的條件，一旦氣體被吸附于石墨烯表面，其表面電阻就會(huì)出現(xiàn)變化，然后結(jié)合電傳感檢測(cè)器，就可以讓石墨烯成為一種優(yōu)異的氣體傳感器。

　　應(yīng)用七：3D成像更精確

　　勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）的研究人員使用單層石墨烯作為一個(gè)清晰類(lèi)透鏡蓋（Lens-likeCap）—稱為石墨烯電池液（GLC）—為單個(gè)膠狀納米粒子的原子創(chuàng)造新的成像系統(tǒng)。這個(gè)過(guò)程將大大簡(jiǎn)化反復(fù)試驗(yàn)原子級(jí)（Atomic-scale）工程學(xué)的設(shè)計(jì)和重新設(shè)計(jì)過(guò)程。

　　大多數(shù)電子產(chǎn)業(yè)使用的納米粒子都存在于流體溶液中，且也被允許可處于干燥狀態(tài)。常用的透射電子顯微鏡（TEM）可在納米粒子干燥后為其成像，但是干燥的流體 往往會(huì)扭曲納米粒子的結(jié)構(gòu)，而校正結(jié)構(gòu)的過(guò)程通常相當(dāng)復(fù)雜，一個(gè)設(shè)計(jì)完成在之前，須經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的試驗(yàn)。OK，石墨烯可作為敏感納米粒子的保護(hù) 層，Ercius的團(tuán)隊(duì)第一次使用的新技術(shù)，他們稱之為“SINGLE”—由石墨烯電池液電子顯微鏡鑒定的納米粒子結(jié)構(gòu)—可在計(jì)算機(jī)中顯示3D模型，目的 在于設(shè)計(jì)可以組合在一起的“積木”，以形成更大的特定電子和物理特性架構(gòu)，滿足現(xiàn)今許多產(chǎn)業(yè)需求。

　　在LBNL，Ercius的下一步將使用更快的每秒400幀的攝影鏡頭，以更精確的構(gòu)造出TR3D模型，精準(zhǔn)度可超越他們現(xiàn)在擁有的2納米精準(zhǔn)度設(shè)備。

　　應(yīng)用八：超導(dǎo)體

　　加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)（UBC）的研究人員，透過(guò)摻雜鋰后再使其冷卻至5.9度絕對(duì)溫度（Kelvin）。但這還只是個(gè)開(kāi)始，因?yàn)閁BC教授 AndreaDamascelli希望使用與先前相同的方法，加上他自已的一點(diǎn)秘密配方，從而讓摻雜的石墨烯達(dá)到更高的臨界溫度（Tc；即變成超導(dǎo)體）。Damasdcelli已經(jīng)在石墨烯原子單層中試驗(yàn)過(guò)各種摻雜物了，他并測(cè)量這種可吸附的原子是否在表面上擴(kuò)散，以及附著于石墨烯晶格中。

　　下一步，Damasdcelli的研究小組以及在全球的其他同事們將共同為摻雜的石墨烯材料調(diào)整參數(shù)，希望最終能在正常的大氣壓力與室溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)體，或至少是在可輕松實(shí)現(xiàn)商用產(chǎn)品的溫度條件下，例如液態(tài)氮的溫度——77度絕對(duì)溫度，可望較易于在設(shè)備中進(jìn)行維護(hù)。

　　應(yīng)用九：即熱功能

　　不能小瞧石墨烯的加熱功能。“用很小電流、很低功率就可以熱起來(lái)，只有石墨烯和碳納米管可以做到，這樣用一塊手機(jī)電池就可以驅(qū)動(dòng)。因此，軍用、救生用加 熱衣服是正在開(kāi)發(fā)的一種產(chǎn)品。其他產(chǎn)品還包括利用石墨烯復(fù)合材料的防彈材料和涂料，利用石墨烯薄膜的便攜式水處理設(shè)備，以及儲(chǔ)能電池的改性。

　　應(yīng)用十：太陽(yáng)能電池

　　在麻省理工學(xué)院的一份學(xué)術(shù)報(bào)告中指出，石墨烯已經(jīng)被視為用于打造第三代太陽(yáng)能電池的最佳備選材料之一。很巧的是，蘋(píng)果公司2013年提交了一份專(zhuān)利申 請(qǐng)，申請(qǐng)內(nèi)容正是關(guān)于在一些設(shè)備中搭載太陽(yáng)能電池的解決方案。“石墨烯良好的電導(dǎo)性能和透光性能，使它在透明電導(dǎo)電極方面有非常好的應(yīng)用前景。”石墨烯太 陽(yáng)能技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)60%，是現(xiàn)有多晶硅太陽(yáng)能技術(shù)的2倍。當(dāng)前市面上的太陽(yáng)能電池板基本為多晶硅，其光電轉(zhuǎn)換率為30%左右。

　　與多晶硅不同的是，石墨烯可以作為納米涂層，涂于設(shè)備表面，以獲得光電轉(zhuǎn)換的能力。同時(shí)也可以制成柔性、透明的光伏電池板。因此，未來(lái)具備太陽(yáng)能電源的設(shè)備將更為小巧和美觀，同時(shí)可以不受太陽(yáng)能電池板本身的影響而改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)。另外，石墨烯可作為柔性能量存儲(chǔ)，將來(lái)用于柔性可穿戴設(shè)備，柔性智能設(shè)備。

　　應(yīng)用十一：觀察大腦活動(dòng)

　　一篇刊載在Phys.org上的文章指出，“神經(jīng)信號(hào)的電氣監(jiān)控和刺激是研究腦功能的一種唯一可以依靠的技術(shù)，而使用光子（photons）而非電子的新興光學(xué)技術(shù)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可視化及大腦功能的探索，開(kāi)啟了新的契機(jī)。看明白了吧，電氣和光學(xué)技術(shù)具有明顯的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，如果能一起使用，就太好了，但難點(diǎn)是：傳統(tǒng)金屬電極技術(shù)太厚了，一般大于500nm，光無(wú)法穿透！

　　石墨烯有彈性，又柔軟，導(dǎo)電性能又良好，而且無(wú)毒。該技術(shù)的應(yīng)用包括神經(jīng)系統(tǒng)、心臟監(jiān)護(hù)，甚至是隱形眼鏡（contactlens）。

　　由DARPA的RE-NET計(jì)劃所資助開(kāi)發(fā)的新的石墨烯傳感器技術(shù)是可以導(dǎo)電的，且只有4個(gè)原子厚，比目前的觸點(diǎn)薄數(shù)百倍（上中）。這種極薄的厚度使幾 乎所有的光可以穿越很寬范圍的波長(zhǎng)。放置在一塊與組織形狀相符的柔性塑料里襯上之傳感器（下方）是概念驗(yàn)證工具的一部分，它展示出了更小、更具透光性的觸 點(diǎn)，且可同時(shí)使用電氣和光學(xué)方法來(lái)對(duì)神經(jīng)組織進(jìn)行測(cè)量與刺激（右上）。數(shù)據(jù)源：DARPA。

　　盡管在電子半導(dǎo)體行業(yè)有著眾多有前景的應(yīng)用，但石墨烯的規(guī)模化之前一切還不現(xiàn)實(shí)。

　　1、目前制備石墨烯極其困難是學(xué)界共識(shí)

　　在回答這個(gè)問(wèn)題之前，我們先來(lái)看看究竟什么是石墨烯。 2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈？蓋姆和康斯坦丁？諾沃肖洛夫從石墨薄片中剝離出了石墨烯，他們二人因此榮獲2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這里的石墨 烯，是由單層碳原子層構(gòu)成的蜂窩狀晶格二維原子晶體，理論厚度僅為0.34納米，其具有優(yōu)異的電學(xué)、熱傳導(dǎo)、阻隔性等材料性能，因此其在電池領(lǐng)域的應(yīng)用被 很多人看好，稱之為“材料之王”。

　　

　　英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈？蓋姆和康斯坦丁？諾沃肖洛夫從石墨薄片中剝離出了石墨烯，他們二人因此榮獲2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

　　但實(shí)際上，學(xué)術(shù)界一直對(duì)石墨烯有個(gè)共同的看法，即目前制造石墨烯的成本過(guò)高并且技術(shù)方面并不完善，若要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用現(xiàn)在還存在很大的困難。

　　比 如要想獲得電學(xué)和機(jī)械性能都最佳的石墨烯樣品，依然需要依靠最費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢(qián)的手段——機(jī)械剝離法，即用膠帶粘到石墨上，手工把石墨烯離析出來(lái)。2004年 諾沃肖洛夫他們就是這么制備出石墨烯的。盡管所需的設(shè)備和技術(shù)含量看起來(lái)都很低，但問(wèn)題是成功率更低，弄點(diǎn)兒樣品做研究還可以，要是進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，這樣 的手段毫無(wú)用途，就是掌握了全世界的石墨礦也沒(méi)有任何商業(yè)價(jià)值。

　　2、號(hào)稱能量產(chǎn)的多為石墨微片或畸形圓環(huán)，并非真正的石墨烯

　　經(jīng) 過(guò)這些年的努力，盡管科學(xué)家們找到了一些能夠增加產(chǎn)量、又能夠降低成本的石墨烯制造方法，但是迄今為止還沒(méi)有真的能適合工業(yè)化低成本大規(guī)模推廣生產(chǎn)的技 術(shù)。一些廠家宣稱可以量產(chǎn)百噸級(jí)別的石墨烯，其實(shí)量產(chǎn)出來(lái)的根本就不是真正的石墨烯物質(zhì)。得到的除了單層的石墨烯，還有兩層的、三層的甚至更多層數(shù)的石墨 微片。

　　在另外一個(gè)方面，就是用一些新的生產(chǎn)方法得到大量的單層的石墨烯，雖然一片石墨烯的中央部分是完美的六元環(huán)，但在邊緣部分往往會(huì)被打 亂，成為五元環(huán)或七元環(huán)。如果制成石墨烯產(chǎn)品，這些畸形環(huán)不但分布在邊緣，還存在于每“一片”在做出來(lái)的石墨烯內(nèi)部，成為結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)、容易斷裂。

　　中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員高鴻鈞說(shuō)，在實(shí)際應(yīng)用中，只有沒(méi)有任何缺陷的石墨烯才具備強(qiáng)大特性。否則，整個(gè)石墨烯產(chǎn)品的強(qiáng)度要被大幅削弱。而事實(shí)上，也正是這樣的障礙，真正意義上的石墨烯電池大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)目前為時(shí)尚早。

　　北京有色金屬研究總院高級(jí)工程師、清華大學(xué)博士劉冠偉在接受北京科技報(bào)采訪時(shí)表示，即便是現(xiàn)在有企業(yè)宣稱有新的石墨烯產(chǎn)品問(wèn)世了，石墨烯在這種產(chǎn)品中也多是扮演添加劑的角色，其在電池領(lǐng)域也不例外。

　　上海交通大學(xué)微納科學(xué)與技術(shù)研究院研究員、博士生導(dǎo)師魏良明主要從事新一代高性能鋰離子電池/超級(jí)電容器以及傳感器的研究，他說(shuō)，現(xiàn)在石墨烯作為單一的產(chǎn)品 還未有應(yīng)用突破，在東旭光電宣稱的世界首款石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品中，石墨烯在其中僅僅是導(dǎo)電或者是電極嵌鋰的復(fù)合材料。

　　3、東旭光電公布的“烯王”參數(shù)真實(shí)性有待檢測(cè)

　　石墨烯電池又被稱之為超級(jí)電池，按照一些科學(xué)家們的設(shè)想，其應(yīng)該是利用石墨烯材料打造的全新形態(tài)的電池。但是因?yàn)榧夹g(shù)實(shí)現(xiàn)的困難，目前國(guó)際上并沒(méi)有取得太大 的進(jìn)展。這些年中國(guó)也并沒(méi)有從全新體系下研發(fā)石墨烯電池，目前主流的設(shè)想是利用石墨烯改造現(xiàn)有的鋰電子電池，東旭光電推出的“烯王”也是這種思路下的產(chǎn)物。

　　正如專(zhuān)家所分析的，為了避免外界的非議和質(zhì)疑，東旭光電自身的確沒(méi)有將“烯王”直接稱之為石墨烯電池，市場(chǎng)上盛傳的概念主要是來(lái)自資本市場(chǎng)及外界的炒作。

　　盡管東旭光電方面也公布了“烯王”的一些參數(shù)。但是有業(yè)界人士表示，參數(shù)的真實(shí)性還有待檢測(cè)。中國(guó)科學(xué)院物理研究所固態(tài)離子學(xué)課題組組長(zhǎng)黃學(xué)杰教授說(shuō)，電池電性能主要有：比能量、能量密度、充放電倍率、循環(huán)壽命、日歷壽命、安全性、自放電率、工作溫度范圍等，可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。而東旭光電在發(fā) 布會(huì)上只提到了充放電倍率、壽命、工作溫度范圍等三個(gè)參數(shù)，這種單獨(dú)提出幾個(gè)參數(shù)的討論方法一般適用于科研論文，如果作為產(chǎn)品，就必須就電池性能的所有參數(shù)展開(kāi)討論。

　　“由于他們公布的參數(shù)不全，電池的能量密度究竟是多少，還無(wú)法判斷，電池的性能究竟怎么樣目前也不好做出評(píng)價(jià)。”劉冠偉表示。

　　在一些研究石墨烯的行業(yè)人士看來(lái)，“烯王”這樣的石墨烯基鋰電池實(shí)際上就類(lèi)似于一個(gè)充電寶，或許能提高充放電速度，但對(duì)于電池的容量并沒(méi)有什么改觀。并沒(méi)有取得革命性的突破。

　　

　　4、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繖C(jī)構(gòu)發(fā)表論文時(shí)不敢輕言”石墨烯電池”

　　中國(guó)科學(xué)院物理研究所固態(tài)離子學(xué)課題組組長(zhǎng)黃學(xué)杰教授認(rèn)為，目前在正極里添加少量石墨烯可以增加正極的電子電導(dǎo)而改善電池的放電倍率特性，但一般添加量不到百分之一，不能說(shuō)加了一點(diǎn)石墨烯的鋰離子電池就變成了石墨烯電池。

　　更 何況目前的石墨烯電池只是被添加了一些被稱之為多層石墨烯的石墨片層成分而已。從理論上而言，單層石墨烯導(dǎo)電性最好，用于電池充電時(shí)間短，而層數(shù)越多導(dǎo)電性越差，用于電池充電時(shí)間越長(zhǎng)。目前幾乎沒(méi)有企業(yè)敢聲稱自己是使用單層石墨烯造出了電池，更多的使用的只是石墨烯的混合物，確切地說(shuō)是含有少量石墨烯成分 的細(xì)小的多層石墨微片。

　　就是一些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繖C(jī)構(gòu)在發(fā)表權(quán)威論文時(shí)也不敢輕易用石墨烯電池的說(shuō)法。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，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(chē)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。”而后石墨烯電池概念被爆炒。但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（中孔之意）少層碳的新型材料。”并且《科學(xué)》雜志上 的這篇論文也沒(méi)有提到石墨烯，而是碳材料。

　　據(jù)了解，黃富強(qiáng)在投稿過(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。他們認(rèn)為，外 界將其超級(jí)電容器稱作電池也不妥當(dāng)。事實(shí)上，超級(jí)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。但是現(xiàn)在人常常混淆電容器 與電池的概念，把現(xiàn)在利用石墨烯或者石墨多層微片制造的電容器當(dāng)成了電池，國(guó)內(nèi)外制造的超級(jí)電容器當(dāng)成了超級(jí)電池。

　　5、炒作”石墨烯電池”概念其噱頭意義遠(yuǎn)大于實(shí)用價(jià)值

　　在學(xué)術(shù)界看來(lái)，目前所熱炒的石墨烯電池還是一個(gè)偽概念，目前所標(biāo)榜的石墨烯電池并不存在。中國(guó)有數(shù)十家上市公司布局石墨烯動(dòng)力電池領(lǐng)域，然而真正拿得出可以大規(guī)模量產(chǎn)裝機(jī)產(chǎn)品的幾乎沒(méi)有。并且就是在世界范圍內(nèi)，目前能夠規(guī)模化生產(chǎn)的石墨烯電池也沒(méi)有。

　　在劉冠偉看來(lái)，現(xiàn)在很多公司炒作這個(gè)概念其噱頭意義遠(yuǎn)大于實(shí)用價(jià)值。他甚至表示，石墨烯材料本身具有的納米材料的高比表面積等性質(zhì)與現(xiàn)在的鋰離子電池工業(yè)的技術(shù)體系也不兼容，因此應(yīng)用的希望十分渺茫。

　　

　　即使有石墨烯超級(jí)電池出現(xiàn)，相信這幾分鐘的充電功率會(huì)大到目前沒(méi)有任何電壓設(shè)備、電纜線能夠承受住如此電壓

　　劉冠偉認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)室做出一個(gè)快充的小電池很容易，但是要讓它走出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，中間需要解決很多的問(wèn)題。例 如對(duì)于“充電8分鐘，行駛1000公里”的描述。某不愿具名的國(guó)內(nèi)新能源車(chē)企技術(shù)總監(jiān)認(rèn)為，即使有這樣的電池出現(xiàn)，相信這幾分鐘的充電功率會(huì)大到目前沒(méi)有 任何電壓設(shè)備、電纜線能夠承受住如此電壓。

　　因此，目前石墨烯在電池上的應(yīng)用，主要是和硅結(jié)合在電池負(fù)極里面代替原來(lái)的石墨，這樣可以多吸帶 電荷，提升電池的導(dǎo)電率，減少充放電的電阻，性能提升效果也就僅限如此。事實(shí)上，在新能源電池領(lǐng)域，石墨烯電池所謂的顛覆性理論從未得到業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可。 盡管石墨烯可以做導(dǎo)電劑，促進(jìn)鋰電池快速充放，理論上能提高倍率性能，但若分散工藝不到位，混料不均，仍難以發(fā)揮效用。

　　根據(jù)目前的發(fā)展態(tài)勢(shì)，劉冠偉認(rèn)為在新型柔性電池、器件、顯示、催化劑方面，石墨烯可能是有前景的。但是在蓄電池方面，他并不看好。

　　

　　即使有石墨烯超級(jí)電池出現(xiàn)，相信這幾分鐘的充電功率會(huì)大到目前沒(méi)有任何電壓設(shè)備、電纜線能夠承受住如此電壓

　　6、石墨烯太貴，即使制成電池，普通消費(fèi)者也難以承受

　　劉冠偉說(shuō)，在鋰電池中應(yīng)用，石墨烯主要起到的作用，一是導(dǎo)電劑，二是可能做電極嵌鋰材料。其實(shí)，這兩點(diǎn)，都是在和傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳/石墨競(jìng)爭(zhēng)。“那么問(wèn)題來(lái)了，你知道導(dǎo)電碳/石墨多便宜么？都是論噸賣(mài)的，論克賣(mài)的石墨烯哪天能降到這個(gè)價(jià)？現(xiàn)在鋰電池用的各種材料，都是一噸幾萬(wàn)、十萬(wàn)左右的東西，而且天天承受著要 求降價(jià)的壓力，用石墨烯完全不現(xiàn)實(shí)。” 這主要是石墨烯太貴。一克上千的價(jià)格，這不是一般企業(yè)能夠承受得了的。而數(shù)年前，石墨烯的價(jià)格曾高達(dá)每克5000元，遠(yuǎn)超黃金價(jià)格。另外，就是這樣的電池造出來(lái)了，消費(fèi)者也難以承受。

　　2016年4月，東旭光電收購(gòu)上海碳源匯谷50.5%的股權(quán)，成為上海碳源匯谷的控股股東。公開(kāi)資料顯示，這是一家專(zhuān)注于石墨烯規(guī)模化制備、應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)的企業(yè)，在單層氧化石墨烯以及石墨烯的制備、分離和純化技術(shù)與工藝方面均取得了突破性進(jìn)展，規(guī)模化可使石墨烯產(chǎn)品制備成本大幅降低。

　　不過(guò)即使是這樣，石墨烯的價(jià)格依舊不低，“購(gòu)買(mǎi)的價(jià)格主要看你是做什么用，如果只需少量購(gòu)買(mǎi)，價(jià)格是600元/克，需要的規(guī)模大的話，可以降低到幾十元。”8月7日下午，上海碳源匯谷一位姓魏的銷(xiāo)售人員對(duì)記者表示。可幾十元每克的價(jià)格依舊在市場(chǎng)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。“烯王”作 為東旭光電自身的產(chǎn)品，盡管石墨烯的原料供應(yīng)成本可以更低一些，但也不會(huì)低到那里去，在采訪中魏姓銷(xiāo)售人員已經(jīng)否認(rèn)了他們真實(shí)成本只有幾元的說(shuō)法，“這樣的說(shuō)法根本就不是從我們這里流傳出去的。”他說(shuō)。這意味著用石墨烯作為電池材料的“烯王”未來(lái)必然要面臨成本的考驗(yàn)。

　　上海交通大學(xué)微納科學(xué)與技術(shù)研究院研究員、博士生導(dǎo)師魏良明表示，即便是做負(fù)極材料，現(xiàn)在業(yè)內(nèi)更傾向于使用硅，因?yàn)橐环矫婀璧睦碚撊萘坎⒉槐仁┑停硪环矫媸枪璧膬r(jià)格相對(duì)石墨烯而言要低得多。

　　近年來(lái)，有一些企業(yè)宣稱實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，石墨烯價(jià)格甚至下降到每克3-5元，但據(jù)行業(yè)內(nèi)人士的說(shuō)法，現(xiàn)在宣稱已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的石墨烯并非真正單層的石墨烯，而大多是晶格缺陷較高、多層堆疊的石墨微片產(chǎn)品，只能保持石墨烯部分特性。

　　7、市場(chǎng)上大量膨脹石墨、石墨微片魚(yú)目混珠

　　而在我國(guó)之所以有眾多的企業(yè)加入到生產(chǎn)石墨烯電池的大軍中，其與主要是使用的是石墨烯粉體有很大的關(guān)系。目前在石墨烯產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方面，有兩個(gè)重要的方向：一個(gè)是石墨烯膜，一個(gè)是石墨烯粉。石墨烯膜的工業(yè)化生產(chǎn)起點(diǎn)高、技術(shù)要求強(qiáng)，一般的企業(yè)難以涉足。但是對(duì)石墨烯粉而言，卻有很大的操作空間。

　　因此，石墨烯粉體成為偽石墨稀概念和資本炒作的重災(zāi)區(qū)，除了嚴(yán)格意義上的石墨烯外，大量膨脹石墨、石墨微片在其中魚(yú)目混珠。由于更薄且層數(shù)小于10個(gè)原子層 的石墨微片具有石墨烯的某些特性，因此添加到電池中，會(huì)改善電池的一些性能，不明就里的人就會(huì)以為這是石墨烯在發(fā)揮作用了。

　　就是按照中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)，只有達(dá)到10個(gè)原子層以下的石墨粉體，才能被稱為石墨烯粉體。然而，概念是一回事，實(shí)際是另一回事。企業(yè)向原有材料中添 加石墨烯粉體，原子層數(shù)結(jié)構(gòu)為5層還是10層，或者是更多層數(shù)的石墨微片，如果不是使用專(zhuān)業(yè)儀器，外人根本就不知道電池里面填的究竟是什么東西，企業(yè)添加 的粉體到底是不是石墨烯無(wú)人知曉。

　　其次，粉體中含有5-10層石墨粉體的比例是90%還是只有10%？其中雜質(zhì)含量又是多少？什么是合格產(chǎn) 品？目前也連行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都沒(méi)有，各企業(yè)只能憑良心生產(chǎn)。最后，在應(yīng)用時(shí)，企業(yè)到底添加了多少石墨烯粉體用于改善性能？產(chǎn)品性能究竟提高了多少，是90%、 50%、還是5%？其中多少性能的提高是因?yàn)槭窟@些卻都還是一個(gè)糊涂賬。

　　由于目前沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這讓整個(gè)行業(yè)混亂不堪。一些地方政府迫切希望打造石墨烯產(chǎn)業(yè)，拉動(dòng)投資，也對(duì)這個(gè)產(chǎn)業(yè)起到了推波助瀾的作用。

　　小結(jié)：期待未來(lái)

　　鑒于石墨烯超優(yōu)異的性能及巨大的應(yīng)用前景，各國(guó)政府和企業(yè)都投入大量人力、物力、財(cái)力進(jìn)行關(guān)于石 墨烯的研究。但也正是在這喧囂與巨額投入下，石墨烯的研究也確實(shí)取得了很多不錯(cuò)的成果，石墨烯的價(jià)格已經(jīng)在慢慢降低，較大尺寸、較高質(zhì)量的石墨烯也逐漸研制成功，下游產(chǎn)業(yè)鏈也逐漸在嘗試使用石墨烯。

　　從技術(shù)成熟度及需求急迫性而言，其應(yīng)用于鋰離子電池提高電池充放電效率、電池容量及電池穩(wěn) 定性顯然對(duì)汽車(chē)特別是電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展具有決定性作用。電動(dòng)汽車(chē)要成為主流汽車(chē)，石墨烯至關(guān)重要。如果將無(wú)人駕駛以及太陽(yáng)能汽車(chē)也考慮在內(nèi)，石墨烯無(wú)疑會(huì)在汽車(chē)領(lǐng)域擁有更廣闊的應(yīng)用空間。

　　當(dāng)然，前景是廣闊的，但現(xiàn)實(shí)是冷血的，由于制備工藝的不成熟以及下游產(chǎn)業(yè)鏈沒(méi)有完全打開(kāi)，到目前石墨烯依然沒(méi)有規(guī)模化應(yīng)用，而要改變這一現(xiàn)狀可能還需要一段時(shí)間。相信隨著研究的不斷深入，在將來(lái)的某一天，石墨烯的奇點(diǎn)必會(huì)到來(lái)，那時(shí)眾多行業(yè)將會(huì)發(fā)生翻天覆地的變革甚至?xí)活嵏病?/p>