華為中央研究院在日本向全世界宣布：鋰電子電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破，世界上首個(gè)商用的石墨烯基鋰離子電池已經(jīng)誕生。將在本月底推出超級(jí)快充手機(jī)，正式開(kāi)啟石墨烯商用時(shí)代。

這個(gè)消息一出，瞬間撼動(dòng)了整個(gè)科技界！

我們知道，近期三星的爆炸事件、蘋果手機(jī)的自動(dòng)關(guān)機(jī)事件，就是電池與手機(jī)的兼容性問(wèn)題。這其實(shí)就是由于手機(jī)的電池續(xù)航能力、以及支持能力存在的巨大安全隱患。因?yàn)椤爸悄苁謾C(jī)”中有大量芯片，比如音頻芯片、視頻芯片、電源管理芯片、ISP芯片（拍照用）、WIFI芯片、CPU、GPU、基帶等等，人們對(duì)智能手機(jī)的性能的要求越來(lái)越高，尤其是續(xù)航能力，所以這些芯片的負(fù)荷也就越來(lái)越高。

所以，這場(chǎng)變革的臨界點(diǎn)落腳到了材料的創(chuàng)新上面。而今天，華為石墨烯基鋰離子電池已經(jīng)誕生，這也就意味著智能手機(jī)將進(jìn)入下一個(gè)高速發(fā)展時(shí)代！

石墨烯與鋰電池是什么

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個(gè)原子層厚度的準(zhǔn)二維材料，所以又叫做單原子層石墨。它的厚度大約為0.335nm，根據(jù)制備方式的不同而存在不同的起伏，通常在垂直方向的高度大約1nm左右，水平方向?qū)挾却蠹s10nm到25nm，是除金剛石以外所有碳晶體（零維富勒烯，一維碳納米管，三維體向石墨）的基本結(jié)構(gòu)單元。

很早之前就有物理學(xué)家在理論上預(yù)言，準(zhǔn)二維晶體本身熱力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在室溫環(huán)境下會(huì)迅速分解或者蜷曲，所以其不能單獨(dú)存在。直到2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機(jī)械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，證實(shí)它可以單獨(dú)存在，對(duì)于石墨烯的研究才開(kāi)始活躍起來(lái)，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

石墨烯目前最有潛力的應(yīng)用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來(lái)生產(chǎn)未來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。用石墨烯取代硅，計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會(huì)快數(shù)百倍。

另外，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的氣體分子（氦氣）也無(wú)法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽(yáng)能電池板。

作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”。極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。

而“鋰電池”，是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時(shí)，M.S.WhitTIngham提出并開(kāi)始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長(zhǎng)期沒(méi)有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。

鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。

鋰電行業(yè)對(duì)石墨烯在鋰離子電池的應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)展了許多研究，整理如下。

石墨烯用于鋰電正極材料：1.石墨烯對(duì)改善磷酸鐵鋰電池倍率性能的研究；2.與磷酸錳鋰和磷酸釩鋰復(fù)合提高循環(huán)性能的研究。

石墨烯用于鋰電負(fù)極材料：1.石墨烯直接作為鋰離子電池負(fù)極；2.石墨烯/SnO2復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極；石墨烯/Si復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極；石墨烯與Fe2O3、TIO2、Co3O4等復(fù)合作為鋰離子電池負(fù)極；3.負(fù)極導(dǎo)電添加劑。

無(wú)論是石墨烯改性正極材料還是與硅基、錫基材料以及過(guò)渡金屬化合物形成復(fù)合材料方面的研究，結(jié)論表明石墨烯的加入可改善復(fù)合材料的電化學(xué)性能，但提升幅度有限。另一方面，從商用角度來(lái)看，考慮材料成本、加工工藝、批次穩(wěn)定性等因素，石墨烯大規(guī)模應(yīng)用于鋰電充滿了挑戰(zhàn)。

黑科技：石墨烯鋰電池

與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，石墨烯鋰電池的優(yōu)勢(shì)無(wú)疑非常明顯，它主要有耐高溫、壽命長(zhǎng)兩大特點(diǎn)。

根據(jù)第四能源得到的信息，通過(guò)在電解液中加入高溫抗分解添加劑，配合高溫穩(wěn)定的大單晶正極，大幅提升電池?zé)岱€(wěn)定性。與此同時(shí)，通過(guò)利用石墨烯高效散熱的特點(diǎn)，同等工況下，電池溫度降低5℃。

因此，石墨烯鋰電池能將使用上限溫度提升10℃。在60℃的高溫條件下使用，壽命為普通鋰離子電池的2倍；即便在炎熱氣候地域如中東、非洲，該電池的使用壽命仍可長(zhǎng)達(dá)4年以上。

石墨烯鋰電池?zé)o疑是鋰離子電池發(fā)展史上的重大突破。它將拓展鋰離子電池的使用場(chǎng)景，比如烈日暴曬下需要工作的設(shè)備——無(wú)人機(jī)；還比如電動(dòng)汽車，能讓電動(dòng)汽車在高溫環(huán)境下也有極佳的續(xù)航表現(xiàn)。

瓦特實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家李陽(yáng)興向第四能源記者透露，‘石墨烯鋰電池技術(shù)主要解決了三個(gè)難題：第一，電解液加入特殊添加劑，避免其高溫分解；第二，選大單晶三元材料做正極，增強(qiáng)熱穩(wěn)定性；第三，石墨烯的加入，實(shí)現(xiàn)高效散熱。’