2018年10月22日，中國(guó)三星官方微博預(yù)告了三星將在手機(jī)中采用石墨烯電池。

中國(guó)三星官方微博強(qiáng)調(diào)，石墨烯電池本質(zhì)上還是一種鋰電池，只不過(guò)“鋰離子在石墨烯表面與電極之間大量穿梭”。

這個(gè)電池是三星綜合技術(shù)研究院與首爾大學(xué)化學(xué)與生物學(xué)院合作研發(fā)出來(lái)的。

那么問(wèn)題來(lái)了……

石墨烯到底是什么？

石墨烯是一種新型的二維材料。

什么是二維呢？

我們知道，我們?nèi)祟?lèi)生活在其中的空間是三維的，每一個(gè)墻角都有3個(gè)相互垂直的方向，這就是三維空間的基本特征。

而對(duì)于一張紙來(lái)說(shuō)，如果我們不考慮紙張的厚度，那么這張攤平了的紙可以用一個(gè)平面直角坐標(biāo)系來(lái)覆蓋，紙上的每一個(gè)點(diǎn)都有一個(gè)坐標(biāo)，這個(gè)坐標(biāo)只需要（X,Y)兩個(gè)數(shù)字就夠了，所以，一張紙是二維的。

石墨烯與紙也差不多，但石墨烯比紙張更薄，石墨烯的厚度可以看成近似為零，因?yàn)樗皇且粚訂卧邮蝹€(gè)原子的半徑在1個(gè)納米左右，所以石墨烯可以被看成是一種納米材料。

石墨烯是20年前由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授安德烈·海姆以及他的研究生們發(fā)現(xiàn)的。據(jù)說(shuō)當(dāng)時(shí)安德烈·海姆讓他手下的一位中國(guó)留學(xué)生尋找石墨烯，但這個(gè)中國(guó)研究生做了幾個(gè)月，分離出來(lái)的石墨的厚度始終停留在微米量級(jí)，距離納米級(jí)別的單層石墨還有1000倍的差距。

就在這個(gè)進(jìn)退兩難的窘境里，安德烈·海姆的博士后康斯坦丁·諾沃肖突發(fā)奇想，他想到用膠帶紙來(lái)撕石墨片層，最終也許可以得到單層石墨烯。他們就是用這樣一個(gè)很“幼稚”的點(diǎn)子，制備出了世界上第一個(gè)二維的晶體物質(zhì)石墨烯。

這個(gè)項(xiàng)目在得到了2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)后,引起了產(chǎn)業(yè)界的極大興趣。

對(duì)于三星來(lái)說(shuō)，他們宣布造出了石墨烯電池,這個(gè)新的石墨烯電池最大的優(yōu)點(diǎn)是安全性和極高的充電速度。

什么是石墨烯電池？

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，這個(gè)薄膜的厚度只有一個(gè)碳原子的直徑。

正如中國(guó)三星在微博里指出的那樣，石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)而開(kāi)發(fā)的一種電池。

據(jù)相關(guān)介紹，石墨烯電池12分鐘就可以充滿(mǎn)3000mAh+容量電池，因此可以實(shí)現(xiàn)真正的“快速充電”。

那么，為什么鋰離子可以在石墨烯表面之間快速穿梭呢？這一點(diǎn)目前還沒(méi)有相關(guān)的詳細(xì)報(bào)道。不過(guò)，公開(kāi)資料顯示，石墨烯的導(dǎo)電速度是硅的140倍，所以從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，快速充電也許與石墨烯的導(dǎo)電速度有關(guān)。據(jù)報(bào)道，三星綜合技術(shù)研究院的研究人員發(fā)現(xiàn)，利用二氧化碳?xì)怏w他們可以把石墨烯做成爆米花的形狀，他們把這種爆米花稱(chēng)為“石墨烯球”。把這些石墨烯球覆蓋在電池電極的表面做成正極保護(hù)膜，這就可以提高充電速度。

一般的鋰電池需要充電1小時(shí)也就是60分鐘才能充滿(mǎn)，而這種石墨烯電池則可以縮短為12分鐘。用上了石墨烯的鋰電池的充電速度變成原來(lái)的5倍，這簡(jiǎn)直就是把原來(lái)的羊腸小道變成了高速公路。

而且，相對(duì)一般鋰電池來(lái)說(shuō)，石墨烯電池的安全性也大大提高，它不會(huì)因?yàn)闇囟壬叨霈F(xiàn)傳統(tǒng)鋰電子那樣發(fā)熱起火的問(wèn)題（三星的手機(jī)電池曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多起爆炸起火事件，所以三星對(duì)電池的安全性有著非常迫切的需求）。

石墨烯電池的最終效果還需要市場(chǎng)的檢驗(yàn)

在消費(fèi)電子領(lǐng)域，充電速度一直是廠(chǎng)家必爭(zhēng)之地。所以，有不少?gòu)S商都把充電時(shí)間作為產(chǎn)品宣傳的核心要素。三星的這款石墨烯電池如果真的能實(shí)現(xiàn)5倍快進(jìn)充電，那么其市場(chǎng)潛力可以說(shuō)是無(wú)限的。

在全球電子設(shè)備市場(chǎng)，鋰電池的地位非常特殊，它是動(dòng)力之源，沒(méi)有電池，電子設(shè)備無(wú)法工作。因此在股票市場(chǎng)，鋰電池概念也一直受到資金的追捧，比如以前的贛鋒鋰業(yè)就是一只在A股市場(chǎng)上的大牛股。

但是，所有有研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人都有一些體會(huì)：一個(gè)產(chǎn)品在某方面上性能的提升，很可能是犧牲另外一方面的技術(shù)指標(biāo)換來(lái)的。這種不可對(duì)易性可以成為高科技產(chǎn)品研發(fā)的一個(gè)常見(jiàn)現(xiàn)象。

那么，石墨烯鋰電池優(yōu)點(diǎn)是不是真的像宣傳報(bào)道的那樣突出呢？因?yàn)榇蠖鄶?shù)老百姓缺乏鋰電池的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，對(duì)此也不好判斷。而輿論上對(duì)這種石墨烯電池的評(píng)價(jià)褒貶不一。

有一種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，石墨烯電池雖然充放電速度快，但它還有一個(gè)最大的問(wèn)題，那就是它的總電量會(huì)降低，只能達(dá)到現(xiàn)有鋰電池的一半，而且這還是一個(gè)理論極限（一塊石墨烯電池達(dá)不到相同體積的鋰電池的電量，因?yàn)檎龢O需要容納鋰離子，負(fù)極需要容納鋰原子的，中間還得隔開(kāi)不能短路，還得有電解質(zhì)，這限制了體積利用效率。）實(shí)際工業(yè)化產(chǎn)品由于工藝及成本問(wèn)題，電池的總電量往往只能有同體積鋰電池的20%左右。因此，雖然充電速度提高了，但充電的總電量降低了，這會(huì)引起手機(jī)等電子產(chǎn)品的待機(jī)時(shí)間減少，這對(duì)于苛刻的用戶(hù)來(lái)說(shuō)也許是不能接受的。

另外一方面，石墨烯電池還有一個(gè)天生的大問(wèn)題就是成本問(wèn)題。石墨烯電池的制備成本很高，這也許也是石墨烯電池?zé)o法大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的其中一個(gè)原因。

所以，到底是騾子是馬，還得拉出來(lái)溜溜，石墨烯電池作為一個(gè)工業(yè)品，市場(chǎng)才是檢驗(yàn)石墨烯電池的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

中國(guó)華為的石墨烯電池怎么樣？

三星已經(jīng)推出了石墨烯電池，雖然目前公眾對(duì)三星的采取的石墨烯技術(shù)路線(xiàn)圖還不是很清晰。但毫無(wú)疑問(wèn)，如果石墨烯電池真的具有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，那么這必將在消費(fèi)電子領(lǐng)域引起偉大的變革。

在這個(gè)關(guān)鍵的時(shí)間點(diǎn)上，中國(guó)企業(yè)又有什么動(dòng)作呢？

中國(guó)的華為以追求高技術(shù)創(chuàng)新聞名于世，而且華為在芯片與手機(jī)等領(lǐng)域都與三星存在直接競(jìng)爭(zhēng)，那么華為是不是也布局了石墨烯電池的研發(fā)呢？

最近，華為發(fā)布了Mate20手機(jī)，這款手機(jī)也用到了相關(guān)的石墨烯技術(shù)，但并非真正的石墨烯電池。華為在手機(jī)中采用石墨烯技術(shù)+液冷散熱系統(tǒng)組合的散熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了急速冷卻性能。至于這種散熱方法中石墨烯到底是如何起作用的，還需要進(jìn)一步考察。

事情還沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。

在2016年12月，華為中央研究院瓦特實(shí)驗(yàn)室在第57屆日本電池大會(huì)上，也宣布自己在鋰離子電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大研究突破。華為推出了業(yè)界首個(gè)高溫長(zhǎng)壽命石墨烯基鋰離子電池。華為方面表示，他們所做的實(shí)驗(yàn)顯示，以石墨烯為基礎(chǔ)的新型耐高溫技術(shù)可以將鋰離子電池上限使用溫度提高10℃，使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。

從華為的表態(tài)來(lái)看，華為的石墨烯電池的主要優(yōu)點(diǎn)是耐高溫，使用壽命長(zhǎng)，而不是三星宣傳的“快速充電”。因此，也許華為與三星在石墨烯電池上走的是不同的技術(shù)路線(xiàn)，所以才有了不同的技術(shù)結(jié)果。

現(xiàn)在看來(lái)，華為與三星都在石墨烯電池上進(jìn)行攻關(guān)，無(wú)論是哪家成功將石墨烯材質(zhì)電池投入量產(chǎn)并且封鎖相關(guān)專(zhuān)利，這都會(huì)給對(duì)方造成相關(guān)的專(zhuān)利壁壘，而會(huì)給公司的營(yíng)收和全球地位提升帶來(lái)巨大的幫助。

石墨烯電池是一種“里程碑式的黑科技”，但它的技術(shù)細(xì)節(jié)需要不斷探索，它的實(shí)際效果還有待市場(chǎng)的檢驗(yàn)。雖然石墨烯是一個(gè)被中小企業(yè)炒作過(guò)度的概念，但作為行業(yè)巨頭的三星與華為在石墨烯電池上的努力肯定是腳踏實(shí)地的。