石墨烯電池問世 新材料之王效能驚人

石墨烯電池問世 新材料之王效能驚人

2016-11-19 01:47:56 經濟日報 記者 戴瑞芬

 圖/中新社、網路

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被譽為「新材料之王」、「超級心臟」的石墨烯,全球首款石墨烯電池產品「烯王」9月8日中國上市。「烯王」充電寶(行動電源)容量為4800mAh,完成充電只需15分鐘,耗時僅是普通充電產品的24分之一。
石墨烯是華為總裁任正非口中「顛覆矽時代,最快十年至20年內將爆發一場技術革命」的新材料。
一直以來,石墨烯都被認為是假設性結構,只能在實驗室人工製造,石墨烯重大發現還因此獲得了2010年諾貝爾物理學獎。
石墨烯是由單層碳原子構成的六角形蜂巢晶格的平面二維材料,理論厚度僅為0.34奈米,是最薄、最強韌、導電導熱性最好的奈米材料,可廣泛應用於微電子、物理、能源材料、化學、生物醫藥、航空航太、環保等領域。
智慧手機製造加入石墨烯後,觸控螢幕將更薄、更輕,同時又不易碎;充電只要幾秒鐘;應用在電腦處理器,運轉速度可提高數百倍。
然而,石墨烯在實驗室中,是直接從石墨中剝離而來,但這種原始辦法不可能用於大規模工業生產。近年來,科技界應用化學氣相沉積法(CVD)、溶劑剝離法、液相氧化還原法等製備出了石墨烯,但在品質、成本、產率等方面各有優劣。
大陸已經開發出石墨烯應用產品。包括新三板上市的聖泉集團,推出石墨烯複合纖維製成的襪子和內衣。號稱具有啟動免疫細胞、防護紫外線、改善微循環、抗菌抑菌、增溫增陽等特性,還可以除臭。
不過,真正代表工業化的石墨烯電池,卻千呼萬喚,姍姍來遲。清華能源互聯網研究員劉冠偉指出,石墨烯電池的技術只有在理論上能夠提高充放電速率,而對於容量提升基本沒有任何說明,「噱頭大於實用價值」。不過他依然相信,隨著產業化進程的加快,概念也有可能會變為現實。
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值得注意的是,大陸能源產業東旭光電正式發布全球首款石墨烯電池「烯王」行動電源及適配器。東旭光電副總經理王忠輝透露,「烯王」的技術核心就在於採用了4節18650型石墨烯基鋰離子電池。在石墨烯基鋰離子電池中,由純度99%以上的單層石墨烯包覆的磷酸鐵鋰正極材料,加快導電性,使得行動電源可以實現快速充電。18650型是一種電池的規格,是電子產品中常用的鋰電池,常在筆記型電腦的電池中作為電芯使用。電動車特斯拉的電池板就使用了7,000多節18650型鋰離子電池。只是,目前「烯王」只能快速充電,卻無法實現快速放電。此外,因為石墨烯的生產成本較高,「烯王」定價人民幣399元也比其他充電寶產品市場售價平均在人民幣100元以下要高。不過,因為石墨烯電池充放電的次數可達3,500次,以平均每天充電一次,至少可以用十年,是普通行動電源壽命的好幾倍。
石墨烯被寫進「十三五」規劃的新材料,石墨烯產業將打造成新材料產業發展的先導性產業,到2020年產業規模將突破人民幣百億,引領下一新世代科技產業發展

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