华为的石墨烯电池，真的是电池技术的突破么？.doc

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1、华为的石墨烯电池，真的是电池技术的突破么？　　在2016年临近尾声的时候，一则新闻算是彻底点燃了国内媒体的神经，“华为在第57届日本电池大会上宣布在锂离子电池领域实现重大研究突破，推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池。”一时间，什么石墨烯商品化，什么国人骄傲等等赞誉纷至沓来，似乎不用华为就是不爱国，也似乎人们一直诟病的手机电池问题马上就要解决了一样。　　然而，事实的真相，真的是这样么？　　华为的石墨烯电池，真的是电池技术的突破么？　　在2016年临近尾声的时候，一则新闻算是彻底点燃了国内媒体的神经，“华为在第57届日本电池大

2、会上宣布在锂离子电池领域实现重大研究突破，推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池。”一时间，什么石墨烯商品化，什么国人骄傲等等赞誉纷至沓来，似乎不用华为就是不爱国，也似乎人们一直诟病的手机电池问题马上就要解决了一样。　　然而，事实的真相，真的是这样么？　　　　让我们先来看看石墨烯是什么。石墨烯这种材料，最近几年被炒的风生水起，算是时下最为热门的材料了，没有之一。那么石墨烯究竟是什么呢？先来看看石墨烯的分子结构。　　　　石墨烯分子结构　　看到这个分子结构图，有一定化学基础的同学是不是觉得眼熟？这不是跟石墨一样么？看看石墨的分子结

3、构吧。　　　　石墨分子结构　　如果说二者的差别，那么就是石墨烯是单层结构，而石墨则是多层复合结构。石墨烯这种材料，其实一直广泛存在于石墨中，用石墨在纸上画一道痕迹，留下的其实可能就是一层或者几层的石墨烯。那么为什么这几年石墨烯突然火热了呢？这就要从石墨烯的结构说起。　　在发现石墨烯以前，大多数物理学家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以，它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在，但是单层石墨烯在实验中被制备出来。　　石墨烯在实验室中是在2004年，当时

4、，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆（AndreGeim）和克斯特亚·诺沃消洛夫（KonstanTInNovoselov）发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，经过5年的发展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。因此，在随后三年内，安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛

5、夫在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应，他们也因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。　　明白了么？说白了就是单层的石墨烯本身并不稳定，理论上是不能长时间稳定存在的。石墨烯的存在打破了这样的理论，在这个信息爆炸的时代，一项打破理论的材料注定了其身份的不凡。那么石墨烯材料的优势在哪里呢？　　石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光“；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率*超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶

6、体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。　　应该说石墨烯具备的各种优异的特性，使得其在各行各业都有广泛的使用空间，这也是这种材料在最近几年里大规模发展的主要原因。据笔者所知，很多行业都在积极的推进石墨烯的使用，但是真正将石墨烯用于突破原有技术瓶颈的，其实并不多，更多的只是为了增加一些产品的噱头而已。那么华为的石墨烯电池是不是这样呢？　　想要了解这个，那么先要了解一下锂电池的产品结构。从锂

7、电池的结构入手，了解石墨烯真正的作用，才能知道这是不是电池技术的突破。　　　　锂电池结构图　　这是最为常见的18650型锂电池的内部结构图，对于其他形状的电池，其实结构上大同小异，不过是圆柱压扁就是方的了。由这张图可以看出，锂电池内部主要由正极，负极和隔膜卷绕而成。隔膜负责将正极和负极隔离，中间添加的电解液，则是起到离子传输作用。也就是说，锂电池内部，最为主要的部分就是正极，负极，隔膜和电解液。那么各个部分的主要材料都是什么呢？　　正极材料：正极的主要材料是锂离子材料或者聚合物材料，这个不同的电池会有一定的差别。锂离子材料和聚合

8、物材料通常都为粉体，配成浆料后涂覆在柔性导电基体上，这个基体大多数为铝箔。　　负极材料：负极的主要材料通常为石墨化材料，其实大部分使用的均为石墨粉体，适当掺杂一些其他成分提高电池的性能。粉体材料同样也需要配置成浆料后涂覆在导电基体上，这里的基体大部分采用的是铜箔