電動(dòng)車(chē)石墨烯電池是否真的量產(chǎn)了？說(shuō)到石墨烯相信很多人都不陌生，作為材料界的當(dāng)紅明星一經(jīng)推出便反響強(qiáng)烈。這些年隨著石墨烯的逐漸普及，石墨烯電池、石墨烯充電寶、石墨烯發(fā)熱沖鋒衣等一系列打著石墨烯產(chǎn)品數(shù)不勝數(shù)，再揭開(kāi)這些產(chǎn)品的神秘面紗之前，小編先來(lái)介紹一下石墨烯，他究竟為何如此吸引人？想了解石墨烯首先要講一下碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)：碳原子在不同的空間排列下會(huì)構(gòu)成許多不同的物質(zhì)，就是我們初中學(xué)過(guò)的同素異形體，比如我們熟知的鉆石就是碳原子組成的四面單體結(jié)構(gòu)，再比如碳60就是60個(gè)碳原子形成的類(lèi)似足球的物質(zhì)，還有石墨烯也是一種碳的同素異形體，我們的鉛筆筆芯就是石墨做的，它具有片層狀結(jié)構(gòu)并且它的結(jié)構(gòu)層內(nèi)非常牢固但是層與層之間卻很松散，所以石墨也經(jīng)常用于潤(rùn)滑與導(dǎo)電。將石墨的一層取出就是我們所說(shuō)的“石墨烯”，所以石墨烯就是由碳原子構(gòu)成的，他是一種六邊形單層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。石墨烯非常薄，一層石墨烯只有頭發(fā)絲的二十萬(wàn)分之一，而一毫米的石墨大約包含有150萬(wàn)層石墨烯，所以在應(yīng)用領(lǐng)域10層以下的石墨才被認(rèn)為是“石墨烯”。10層以上的都是石墨。
過(guò)去科學(xué)家認(rèn)為二維材料在現(xiàn)實(shí)生活中是不存在的，但是在2004年英國(guó)曼切斯特大學(xué)的兩位教授安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫用膠帶分離出了石墨烯，具體方法就是用膠帶粘石墨片反復(fù)大約20次后就能分離出石墨烯，次發(fā)現(xiàn)顛覆了人們的認(rèn)知因此獲得了2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
石墨烯的發(fā)現(xiàn)刷新了科學(xué)家們的認(rèn)知，這種材料的優(yōu)點(diǎn)非常多:首先因?yàn)閷觾?nèi)結(jié)構(gòu)十份穩(wěn)定所以他的機(jī)械強(qiáng)度非常大是目前已知強(qiáng)度最高的材料之一甚至是鋼鐵的200倍，如果把它用用在戰(zhàn)斗機(jī)上面可以大大減輕戰(zhàn)斗機(jī)的重量提高機(jī)動(dòng)性能。其次石墨烯的韌性和拉伸性能也很好，另外石墨烯的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性也是杠杠的。我們都知道金屬的導(dǎo)電性能很好，而石墨烯的導(dǎo)電性能是銅金屬的13倍，是目前導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能最好的材料，把石墨烯運(yùn)用于電子領(lǐng)域代替“硅”的話就再也不用擔(dān)心芯片發(fā)熱散熱的難題了，石墨烯作為二維材料十分柔軟還可以彎曲，可彎曲的電子屏幕就可以用石墨烯制造，可以說(shuō)石墨烯就是材料中的學(xué)霸，強(qiáng)度、拉伸、導(dǎo)電、導(dǎo)熱樣樣頂尖，也難怪科學(xué)家們對(duì)“石墨烯”材料寄予厚望。
其實(shí)我們離石墨烯的應(yīng)用還有很長(zhǎng)的一段距離，要了解這個(gè)問(wèn)題我們就不得不說(shuō)石墨烯的制造工藝了，制造石墨烯主要有4種方法：機(jī)械剝離法、液相剝離法、化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)氧化法。
機(jī)械剝離法：簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)就是可以用膠帶反復(fù)撕出石墨烯，這樣的操作十分繁瑣復(fù)雜，品質(zhì)雖高但是產(chǎn)量極少，根本不可能大規(guī)模生產(chǎn)。
液相剝離法：簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是把石墨粉沖到攪拌機(jī)里不斷攪拌，這種方法雖然產(chǎn)量大但質(zhì)量偏低。
化學(xué)氣相沉積法：先將石墨化成氧化石墨然后倒入攪拌機(jī)攪拌最后將其還原成石墨烯，產(chǎn)量雖大但是質(zhì)量還是很低，大多數(shù)制備出來(lái)的都是氧化石墨而非石墨烯，此方法主要用作制備石墨烯粉末。
化學(xué)氧化法：化學(xué)氧化法簡(jiǎn)稱(chēng)“CVD”，這是目前工業(yè)制備石墨烯方法的主流方法也是最有前景的一種方法。通過(guò)這種方式生產(chǎn)出來(lái)的石墨烯質(zhì)量還可以，普適性較強(qiáng)而且可以制備大尺寸的石墨烯薄膜，但是較難轉(zhuǎn)移，一般生產(chǎn)出來(lái)的都是多晶，當(dāng)然還有很多非主流方式這里就不一一介紹了。
通過(guò)以上這些方法我們不難發(fā)現(xiàn)石墨烯面臨無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)以及產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法保證的問(wèn)題，這是阻礙石墨烯發(fā)展的只要問(wèn)題，所以各國(guó)科學(xué)家除了研究石墨烯的具體應(yīng)用之外一直在尋找一種能夠大規(guī)模高效生產(chǎn)的方法。也正因?yàn)槭┲苽淅щy，到目前為止石墨烯的價(jià)格非常昂貴，高純度的石墨烯材料價(jià)格遠(yuǎn)超黃金，價(jià)格可以達(dá)到5000元每克，所以石墨烯因此也被稱(chēng)為黑金，低純度的石墨烯只要幾十元。當(dāng)前市場(chǎng)上很多石墨烯原材料大多都是氧化石墨、或者干脆就是石墨，2018年發(fā)現(xiàn)石墨烯的諾貝爾得主康斯坦丁·諾沃肖洛夫就發(fā)文表示目前工業(yè)生產(chǎn)的石墨烯樣品中石墨烯含量大多低于10%，甚至沒(méi)有一個(gè)樣品石墨烯含量能超過(guò)50%，大家自己品品把！
石墨烯的價(jià)格如此昂貴你想想能廉價(jià)應(yīng)用在我們身邊的產(chǎn)品上面嗎？我國(guó)中科院士歐陽(yáng)明高在電動(dòng)車(chē)論壇上就公開(kāi)表示說(shuō)：如果有人跟你說(shuō)這車(chē)能跑1000公里幾分鐘就能充滿電并且還安全，以目前的技術(shù)來(lái)說(shuō)他一定是騙子。此話一出立馬就讓一些宣傳擁有石墨烯超級(jí)快充電池的廠商坐不住了，立馬改口表示石墨烯快充電池和長(zhǎng)續(xù)航硅負(fù)極電池是兩種電池。什么是石墨烯電池？雖然不知道具體構(gòu)造但大概率的說(shuō)就是往電池里加點(diǎn)石墨烯作為導(dǎo)電劑看看他的電池容量、能量密度以及循環(huán)壽命等性能有沒(méi)有提高，就好比做了一鍋菜加了一勺味精再去嘗嘗味道，石墨烯就可以比作是一鍋菜多了味精的味道，事實(shí)上現(xiàn)在很多石墨烯的研究都是往不同的東西里加一點(diǎn)點(diǎn)石墨烯看看有什么效果，不要問(wèn)我怎么知道的我是聽(tīng)說(shuō)的。
所以再看看網(wǎng)上那些石墨烯內(nèi)褲、石墨烯面膜、石墨烯電熱毯、石墨烯電動(dòng)自行車(chē)電池等等是不是就明白了什么呢？2016年美國(guó)新能源汽車(chē)菲斯克提出石墨烯電池，結(jié)果汽車(chē)沒(méi)出來(lái)公司先破產(chǎn)被收購(gòu)了，無(wú)獨(dú)有偶在2018年三星提出了搭載“石墨烯球”技術(shù)的電池?fù)?jù)說(shuō)可以把電池容量提升45%，充電速度提升5倍，之后也是不了了之。大家看完之后覺(jué)得電動(dòng)車(chē)石墨烯電池是否真的量產(chǎn)了？
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