石墨烯電池的研發(fā)之路面臨哪些難題?

近期，石墨烯電池在業(yè)界再引熱議——8分鐘可充滿80%電量，搭載石墨烯基超級快充電池的車型續(xù)航1000公里……廣汽埃安的宣傳語讓石墨烯電池瞬間引燃市場。

石墨烯被譽為“二十一世紀(jì)的新材料之王”，由碳分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成。組成該結(jié)構(gòu)的石墨烯材料非常之薄，能把電池的兩極的材料分開，讓電子非常輕易地穿過去，完成快速充電和放電，一定程度上能夠提升電動汽車的充電速度。眾所周知，充電速度慢是困擾廣大新能源汽車用戶的“老大難”問題，因此廣汽埃安的新品剛一亮相，就拉動了石墨烯A股的暴漲。

但很快就有業(yè)內(nèi)人士指出，廣汽埃安此次提及的石墨烯電池概念，其實只是將石墨烯作為基礎(chǔ)材料添加到現(xiàn)有各類電池材料中，使其充當(dāng)導(dǎo)電劑作用，與以往很多公司的做法并無不同，更多被賦予的是理想化概念。

根據(jù)業(yè)界對電池的命名方式，這款石墨烯電池的全名應(yīng)為石墨烯基超級快充電池，也可以說是“摻雜石墨烯的硅基負極鋰電池”，石墨烯含量并不是很高，本質(zhì)上仍是鋰離子電池。此外，這款所謂的石墨烯電池若要實現(xiàn)“1000km續(xù)航、8分鐘快充”，不僅要犧牲成本，還要滿足一些充電配套設(shè)施等相關(guān)要求。

該事例已表明，理想化技術(shù)的實現(xiàn)與其在市場上的規(guī)模應(yīng)用之間隔著一道較難逾越的鴻溝，“概念的提出”和“真正地落地”之間道阻且長，要想“行則將至”，還需要不斷努力研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新。

動力電池的性能決定著新能源汽車能否“一路暢通”，而要想在動力電池領(lǐng)域有所創(chuàng)新，就更需要走完漫長的研發(fā)之路，因為這個領(lǐng)域中從未有過突如其來的革新。具體來講，在動力電池這個復(fù)雜的領(lǐng)域中，某一新材料的采用并不能夠立即帶來顛覆性的創(chuàng)新，因為在使用該新材料的過程中，所有的配套材料也需要同步革新，這無疑是一個相當(dāng)漫長的周期。正如中國科學(xué)院院士歐陽明高所言，電池材料的創(chuàng)新是厚積薄發(fā)的過程，其間需要長久的努力。

當(dāng)配套材料得到革新、研究成果也初步亮相后，這條研發(fā)之路還并沒有到達終點。在投放市場前，電池產(chǎn)品還需要經(jīng)過小試、中試、量產(chǎn)等各個階段，每一個階段都要面臨數(shù)次的失敗與修正。因此。若想在動力電池領(lǐng)域真正推出一項能夠解決行業(yè)痛點和難點的創(chuàng)新性技術(shù)，可以說要經(jīng)過千錘百煉、千磨萬擊，僅靠“仰望星空”來提出各種理論上可行的理想化概念，顯然是遠遠不夠的。

“路漫漫其修遠兮”，在攻關(guān)石墨烯電池的研發(fā)之路上，還面臨著哪些亟待解決的問題？

第一是成本問題。石墨烯的成本之高，從其在材料市場中的計價單位就可見一斑。比起用噸來計價的傳統(tǒng)導(dǎo)電材料——炭黑和石墨，有“新材料之王”之稱的石墨烯是論克賣。根據(jù)已有數(shù)據(jù)，石墨烯價格大約在2000元/克，總價之高可想而知。因此，如果石墨烯電池真正搭載于電動汽車上，眾多普通消費者未必能夠承受如此高的成本。

第二是制備和轉(zhuǎn)移技術(shù)上的難題。業(yè)內(nèi)專家認為，石墨烯是一種納米材料，分為單層石墨烯和多層石墨烯（2~10層）。無論是單層還是多層石墨烯，都需要極高的制備技術(shù)，但目前高品質(zhì)單層石墨烯的制備規(guī)模還受限于CVD設(shè)備的腔體尺寸，在連續(xù)制備技術(shù)和產(chǎn)品良率方面均存在問題。此外，現(xiàn)階段常用的濕法刻蝕轉(zhuǎn)移法會帶來褶皺、雜質(zhì)和破損等問題，難以實現(xiàn)大批量的轉(zhuǎn)移。而新方法輥對輥技術(shù)在實踐過程中還存在很多細小問題，目前尚難堪大任。

第三個問題則來自應(yīng)用效果。要平衡對比能量、壽命、快充、安全和成本等多個動力電池的指標(biāo)，以實現(xiàn)最好的應(yīng)用效果絕非易事，還需要從整車系統(tǒng)設(shè)計方面進行全面、綜合的考量。

對企業(yè)來講，“仰望星空”展示了理想化產(chǎn)品的相關(guān)概念，一定意義上代表著產(chǎn)品未來的發(fā)展方向。但要想真正觸碰到浩瀚無垠的科學(xué)星空，研發(fā)出可以在市場落地并滿足市場需求的產(chǎn)品，就必須要做到“腳踏實地”。每一個領(lǐng)域都存在門檻，只有潛心鉆研核心技術(shù)，對自己尚未掌握的技術(shù)心存敬畏，在仰望星空的同時做到腳踏實地，才能真正獲得市場紅利，并在市場中屹立不倒。
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