1、是石墨烯電池還是用了石墨烯技術(shù)的電池

三星的新技術(shù)最早于去年11月27日發(fā)表于《NatureCommunications》，并同時(shí)就相關(guān)技術(shù)向美國(guó)和韓國(guó)申請(qǐng)了專利。文章作者為三星先進(jìn)技術(shù)研究院的InHyukSon博士團(tuán)隊(duì)和韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)的JangWookChoi教授團(tuán)隊(duì)。

一般認(rèn)為，石墨烯作為儲(chǔ)能材料的電池設(shè)備才是真正的石墨烯電池，而利用石墨烯優(yōu)異的電傳導(dǎo)性能來(lái)改善其他種類電池電極的情況并不屬于石墨烯電池的范疇。但在媒體的渲染下，任何一個(gè)電池組件中利用了石墨烯的電池，似乎都可稱為石墨烯電池。不過(guò)，三星的這篇文章標(biāo)題明確指出是用于鋰電池的石墨烯球，還是很中肯的。

該技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)在于，將石墨烯覆蓋SiOx納米顆粒形成石墨烯球，然后用于修飾正極和用作負(fù)極。

石墨烯球長(zhǎng)什么樣子?

文章中顯示，每一個(gè)石墨烯球都由位于中心的SiOx納米顆粒和位于外層的石墨烯層組成，類似于三維爆米花狀結(jié)構(gòu)。

石墨烯球怎么用?

兩種用法：修飾正極，和用作負(fù)極。

在正極中，采用NCM，即LiNiCoMnO材料，采用石墨烯球(GB)修飾NCM形成正極。

SEM下效果為：(左圖為修飾前，右圖為修飾后)

效果如下：

其中正極配方NCM：superP：石墨烯球：聚合粘合劑的重量百分比為97:0.5:1.0:1.5，這使得最終的電池能量密度達(dá)到800WH/L，而目前的三元電池的電池能量密度多為600~700WH/L。雖然只加入了1%wt的石墨烯球，涂覆效果還是挺不錯(cuò)的。在5C測(cè)試條件下，即電池12分鐘充滿、12分鐘放完電的測(cè)試條件下，60℃(紅色)和25℃(藍(lán)色)在500次充放電后仍保持較為平穩(wěn)的效果。

三星的這項(xiàng)技術(shù)從制備方法和成本上看，短時(shí)間內(nèi)還難于直接應(yīng)用于量產(chǎn)，但卻為石墨烯技術(shù)的應(yīng)用提供了想象空間。

2、這項(xiàng)技術(shù)是憑空出現(xiàn)的嗎?

通過(guò)對(duì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的專利進(jìn)行追蹤，我們發(fā)現(xiàn)這一技術(shù)并非憑空出現(xiàn)，而是多年研究積累，水到渠成的結(jié)果。

團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)人InHyukSon(按照韓文習(xí)慣，應(yīng)寫為SONINHYUK，中文可翻譯為孫寅赫)為三星先進(jìn)技術(shù)研究院(SamsungAdvancedInstituteofTechnology，簡(jiǎn)稱SAIT)材料研發(fā)中心能源實(shí)驗(yàn)室成員，主要研究方向包括鋰離子電池、燃料電池等。

他共申請(qǐng)專利48項(xiàng)，2007年以前主要專注于燃料電池領(lǐng)域，后來(lái)進(jìn)入鋰電池領(lǐng)域，自2011年起，每年都有專利申請(qǐng)，在2013年更是達(dá)到高峰，申請(qǐng)了7件專利。

這48篇專利除了大部分布局本土韓國(guó)外，其中還有23項(xiàng)技術(shù)布局到了美國(guó)，5項(xiàng)技術(shù)布局到了中國(guó)和日本，以及3項(xiàng)技術(shù)布局到了歐洲市場(chǎng)。能布局到海外的技術(shù)，通常認(rèn)為是具備一定競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)，也是企業(yè)比較重視的技術(shù)。SONINHYUK博士有近一半的技術(shù)都進(jìn)行了海外布局，可見一斑。

在2011-2016年公開的鋰電池相關(guān)技術(shù)中，與三星此次技術(shù)突破相關(guān)的專利包括以下6篇：

KR20150039555A中利用硅、硅氧化物(SiOx，0

CN104518208A中利用硅、硅氧化物(SiOx，0

石墨烯滑動(dòng)層用作夾持層，其防止所述硅顆粒的碎裂，同時(shí)仍容許鋰離子與硅的合金化反應(yīng)以得到顯著的比容量，并在所述顆粒之間提供連續(xù)的導(dǎo)電路徑。復(fù)合物具有在硅和石墨烯之間高的粘附性，電池充電和放電時(shí)產(chǎn)生的體積膨脹可降低，在體積膨脹的情況下通過(guò)利用石墨烯的柔性可良好地保持夾持層，因而可改善充電/放電耐久性。

US2014255500A1中公開了制備石墨烯的方法，通過(guò)將氣體作用于金屬催化劑上，氣體包括CO2，CH4和水。通過(guò)設(shè)置合適的冷卻時(shí)間，可以制備得到石墨烯。

US20170062804A1中公開了一種包括碳基材料12，以及設(shè)置在碳基材料12上的硅結(jié)構(gòu)11，且在硅結(jié)構(gòu)上設(shè)置有石墨烯層11c的組合物及制作方法，并將其用于鋰電池的電極。其中，硅結(jié)構(gòu)包括硅11a和硅氧化物11b(SiOx，0

US20170062804A1中公開了一種包括碳基材料12，以及設(shè)置在碳基材料12上的硅結(jié)構(gòu)11，且在硅結(jié)構(gòu)上設(shè)置有石墨烯層11c的組合物及制作方法，并將其用于鋰電池的電極。其中，硅結(jié)構(gòu)包括硅11a和硅氧化物11b(SiOx，0

與此次三星的技術(shù)突破最相關(guān)的，是SONINHYUK在2014年申請(qǐng)的專利US20150380728A1。該專利公開了：采用含碳?xì)庠唇佑|SiO2以形成硅氧化物10a(SiOx，0

這篇專利所采用的思路與此次報(bào)導(dǎo)的三星石墨烯電池的思路幾乎完全一致，新發(fā)表的文章僅在參數(shù)和制備上進(jìn)行了優(yōu)化，相應(yīng)的效果也更加明顯和讓人驚喜。然而，這一思路早在2014年就被申請(qǐng)了專利，2015年底就已經(jīng)公開。如果能夠?qū)ο嚓P(guān)專利技術(shù)進(jìn)行有效的追蹤和分析，我們很有可能早在兩年前就已經(jīng)跟上了三星的步伐。

通過(guò)梳理SONINHYUK的研究路線，我們不難發(fā)現(xiàn)這樣兩件事：

1)SONINHYUK長(zhǎng)期從事電極石墨烯修飾的研究，這次報(bào)道的石墨烯球技術(shù)僅僅是他研究?jī)?nèi)容的一部分，他還針對(duì)其他的修飾方法進(jìn)行了研究，說(shuō)不定其中就包括下一個(gè)閃亮登場(chǎng)的新科技。

2)通過(guò)專利的梳理可以看出研究者的大致研發(fā)思路，而且專利的申請(qǐng)和公開通常早于技術(shù)真正面世的時(shí)間，進(jìn)行有效的專利分析，可以讓企業(yè)研發(fā)事半功倍，穩(wěn)居鰲頭。

3、三星已經(jīng)布局石墨烯領(lǐng)域

專利是意圖通過(guò)提升技術(shù)核心競(jìng)爭(zhēng)力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的眾多企業(yè)的必爭(zhēng)之地。三星作為國(guó)際化大型高科技企業(yè)，早已在與石墨烯相關(guān)的熱門領(lǐng)域展開了專利布局。下面，我們通過(guò)幾項(xiàng)專利看看三星的新動(dòng)作：

石墨烯與柔性電子裝置：CN106941019A公開了一種電導(dǎo)體，包括石墨烯的導(dǎo)電層，石墨烯是p型摻雜的。可用于柔性電子裝置，包括顯示器、觸摸屏、太陽(yáng)能電池等。該項(xiàng)技術(shù)于2016年1月提出專利申請(qǐng)，布局于韓、美、中、歐四地，其中在美國(guó)已經(jīng)獲得授權(quán)。

石墨烯與半導(dǎo)體基板：KR20170130784A公開了一種石墨烯基板，以及用其制造晶體管的方法。該專利于2016年5月申請(qǐng)，僅在韓國(guó)布局。

石墨烯與電池：CN107230814公開了一種金屬-空氣電池制造方法，其中正極包括多孔層，多孔層包括非堆疊還原氧化石墨烯(rGO)，其通過(guò)還原非堆疊氧化石墨烯(GO)而形成非堆疊還原氧化石墨烯(rGO)。該項(xiàng)技術(shù)于2016年3月提出了專利申請(qǐng)，布局于韓、美、中、歐四地。

石墨烯與導(dǎo)體：US20170273181公開了這一種導(dǎo)體，以及包含該導(dǎo)體的電子設(shè)備，導(dǎo)體的兩個(gè)導(dǎo)電層中包括多個(gè)島，島的上、下表面均包括P型摻雜石墨烯。該項(xiàng)技術(shù)于2016年3月提出了專利申請(qǐng)，布局于韓、美兩國(guó)。

僅從以上列舉的幾項(xiàng)專利我們就可以看出，三星對(duì)于石墨烯的應(yīng)用主要集中在用作導(dǎo)體和修飾電極兩個(gè)方面。這其中隱藏著三星下一代產(chǎn)品的黑科技或者黑科技的雛形，相關(guān)領(lǐng)域企業(yè)不妨對(duì)三星的專利多加關(guān)注，知己知彼，抓住先機(jī)，實(shí)現(xiàn)用最小的成本取得最大的競(jìng)爭(zhēng)力。