近日，一種名為“烯王”的電池問(wèn)世，該生產(chǎn)公司稱其為石墨烯基鋰電池。與普通電池相比，在滿足5C（C表示電池充放電時(shí)電流大小的比率即倍率）條件下，石墨烯基鋰離子電池可以實(shí)現(xiàn)15分鐘內(nèi)快速充放電。

此前媒體報(bào)道的資料顯示，該產(chǎn)品的石墨烯基鋰離子電芯主要為18650圓柱電芯，正極采用石墨烯/磷酸鐵鋰復(fù)合材料，具有快速充放、循環(huán)壽命長(zhǎng)、高低溫性能佳等優(yōu)點(diǎn)。而且，它還可在-30℃~80℃環(huán)境下工作，循環(huán)壽命更高達(dá)3500次左右。

生產(chǎn)公司表示，電芯具有良好的大倍率充放電性能和循環(huán)性能，可適用于移動(dòng)能源、汽車(chē)動(dòng)力電源、啟停電源、無(wú)人機(jī)產(chǎn)品等，但遺憾的是，業(yè)內(nèi)其他相關(guān)配套跟不上。

一時(shí)間，“烯王”引起了各方的關(guān)注。因?yàn)樽詮氖╇姵馗拍顔?wèn)世以來(lái)，圍繞它的討論一直沸沸揚(yáng)揚(yáng)，其中的焦點(diǎn)問(wèn)題有二：其一是它理論上可以實(shí)現(xiàn)的高性能，其二則是它的命名以及是否能成真。

難以實(shí)現(xiàn)的快充

早在幾年前，石墨烯電池就被電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)寄予厚望。因?yàn)楸娝苤?，電?dòng)汽車(chē)電池容量較大，充電時(shí)間較長(zhǎng)。如果有一款經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且耐用的快充電池提供給電動(dòng)汽車(chē)，相信一定會(huì)為電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)拓新的市場(chǎng)。

但是由于種種原因，千呼萬(wàn)喚的石墨烯電池卻一直沒(méi)有在電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)露面。

復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系教授盧紅斌在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)解釋了石墨烯電池“難產(chǎn)”的原因：在電池的學(xué)術(shù)領(lǐng)域中，快速充電一直是追求的目標(biāo)，但是電池結(jié)構(gòu)本身與快速充電兩者之間有些矛盾。

“電池一般包括正極、負(fù)極、電解液和隔膜。理想狀態(tài)下，電池中的電荷在兩極之間自由通過(guò)，同時(shí)電解液不發(fā)生變化，隔膜也不被破壞。但實(shí)際上，這樣的理想狀況很難實(shí)現(xiàn)，尤其是在快速充電情況下。”盧紅斌說(shuō)道。

但在實(shí)際應(yīng)用中，電荷“游走”在正負(fù)兩極之間時(shí)，可能出現(xiàn)電池內(nèi)部溫度升高，電荷工作環(huán)境甚至電極結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，隨之影響電解液（如分解放出氣體）和隔膜（形成的晶體破壞隔膜）。當(dāng)高速充電時(shí)，電荷遷移速度加快，就更容易讓電池溫度升高，一些不期望的副反應(yīng)甚至結(jié)構(gòu)性破壞就可能發(fā)生。

“所以說(shuō)，高速充電對(duì)電池結(jié)構(gòu)、隔膜、電解液的要求都將大幅提升?！北R紅斌解釋道。

當(dāng)然，電荷運(yùn)動(dòng)的快慢與正負(fù)極的材料本身也有一定關(guān)系。目前市面上流行的兩種電池包括磷酸鐵鋰電池和鈷酸鋰電池，前者因安全性好多用于電動(dòng)汽車(chē)，后者價(jià)格相對(duì)低廉多用于手機(jī)。在這兩種電池中，陽(yáng)極往往采用能吸藏鋰離子的碳極，放電時(shí)，鋰離子脫離電池陽(yáng)極，到達(dá)電池陰極；負(fù)極材料選擇余地相對(duì)較大，包括各種碳材料，如天然石墨、合成石墨、碳纖維等。

但無(wú)論采用哪種材料，如果無(wú)法解決上述問(wèn)題，依然做不出真正的長(zhǎng)壽命快充電池。此時(shí)，石墨烯開(kāi)始進(jìn)入了科研人員的視野。

2015年，美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院的研究者發(fā)現(xiàn)，使用石墨烯作為電池的陽(yáng)極材料，其充放電速度將超過(guò)鋰離子蓄電池的10倍。而此次“烯王”采用的是磷酸鐵鋰與石墨烯搭配作為電池正極。實(shí)際上，如前所述，電池能否快充，除了正極以外，其他各個(gè)部分的協(xié)調(diào)匹配同樣重要，尤其是涉及電動(dòng)汽車(chē)使用的動(dòng)力電池，安全、高效和長(zhǎng)壽命往往需要同時(shí)滿足。

命名的困惑

不可否認(rèn)，使用石墨烯作為電池的陽(yáng)極材料的確在一定程度上提高了快速充放電性能，但業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，因?yàn)樘砑恿耸┎牧?，就將鋰離子電池命名為石墨烯電池也是不妥的。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院電化學(xué)科學(xué)與工程系教授袁國(guó)輝在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示：“石墨烯電池的概念不符合行業(yè)命名原則，也不是行業(yè)共識(shí)。從專業(yè)的角度，電池的命名一般是遵循‘正極—負(fù)極活性材料’的規(guī)則，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，石墨烯的角色并不是鋰離子電池正負(fù)極的活性材料。”

盧紅斌也同意業(yè)內(nèi)人士不贊同對(duì)于石墨烯電池的命名觀點(diǎn)，但是在市場(chǎng)中，對(duì)于廣大用戶來(lái)說(shuō)，加了石墨烯的鋰電池性能得到改善，將之命名為石墨烯電池可以接受。

相比命名問(wèn)題，盧紅斌則更關(guān)心，石墨烯電池是否能達(dá)到期望的使用效果。

還須市場(chǎng)檢驗(yàn)

雖然“烯王”在宣傳時(shí)打出了15分鐘快速充放電的宣傳標(biāo)語(yǔ)，但盧紅斌認(rèn)為，作為充電寶來(lái)說(shuō)，市面上普通的充電寶的價(jià)值不過(guò)100元左右，但是石墨烯電池的成本較高，是普通鋰電池的4倍左右，使用者是否會(huì)選擇石墨烯的充電寶還是未知數(shù)。而且，具體能否達(dá)到循環(huán)壽命的理論值也有待驗(yàn)證。

“我們期望電池有突破，特別是中國(guó)市場(chǎng)對(duì)高性能電池的需求，讓這一驅(qū)動(dòng)力更強(qiáng)。電子產(chǎn)品領(lǐng)域有期待，電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域更加期待。”盧紅斌說(shuō)，有期待是一回事，要想開(kāi)發(fā)出滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品還需要一個(gè)過(guò)程。

事實(shí)上，為了改善電池性能，除了石墨烯外，研究者還發(fā)現(xiàn)了不少其他材料實(shí)現(xiàn)電池的快充，這其中也有不少平衡性價(jià)比的選擇。

盧紅斌認(rèn)為，滿足手機(jī)充電的充電寶石墨烯電池問(wèn)世，并不能代表電動(dòng)汽車(chē)石墨烯電池曙光的到來(lái)。

此外，一位不愿透露姓名的電動(dòng)車(chē)業(yè)內(nèi)人士也在接受采訪時(shí)表示，電動(dòng)車(chē)快充需要實(shí)現(xiàn)的前提條件較多，除了電池本身的因素，還有對(duì)充電站甚至充電線的要求，因?yàn)槊織l電纜通過(guò)的電流有限，如果需要實(shí)現(xiàn)快充，就需要增加電纜數(shù)量，充電線的橫截面擴(kuò)大，重量增加，降低了便捷性。

“目前還沒(méi)有相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)公布的測(cè)試數(shù)據(jù)，因此無(wú)法評(píng)論。不過(guò)，如果是好的產(chǎn)品，一定會(huì)有市場(chǎng)。”袁國(guó)輝表示，市場(chǎng)、時(shí)間會(huì)對(duì)產(chǎn)品作出最好的評(píng)判。

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