華為超級(jí)快充夢(mèng)破碎！深度剖析華為石墨烯電池的原理

　　近日，一則大長(zhǎng)中國(guó)人志氣的消息在迅速傳播：華為宣布全球首個(gè)超級(jí)石墨烯基電池登場(chǎng)！同時(shí)，將在本月底推出超級(jí)快充手機(jī)，正式開啟石墨烯商用時(shí)代！

　　華為推出了其新的“高溫長(zhǎng)壽命石墨烯基鋰離子電池”技術(shù)，受到廣泛關(guān)注。然而與此同時(shí)，華為自己的宣傳中也夾雜了大量的民間媒體的添油加醋式的渲染。華為石墨烯電池能否用于超級(jí)快充，小編認(rèn)為是有必要追本溯源，還原技術(shù)的本來(lái)面目，并客觀分析這些技術(shù)對(duì)工業(yè)應(yīng)用以及我們?nèi)粘Ｉ?br /> ? ? ? ? ?
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　　這則新聞很有意思，民間給出了各種各樣的解讀，比如以后手機(jī)20秒充滿電等等。然而我們看看華為自己的官方介紹，主要有以下幾點(diǎn)：

　　1） 從網(wǎng)址可見，技術(shù)英文名叫Graphene assisted Li-ion battery，如果翻譯出來(lái)，連“強(qiáng)化”（reinforced）都不算，如果直接翻中文，“輔助”（assisted）更確切。注意，這是華為自己說(shuō)的，不是筆者在附會(huì)。

　　2） 改善性能的三方面：在電解液中加入特殊添加劑，除去痕量水，避免電解液的高溫分解；電池正極選用改性的大單晶三元材料，提高材料的熱穩(wěn)定性；同時(shí)，采用新型材料石墨烯，可實(shí)現(xiàn)鋰離子電池與環(huán)境間的高效散熱。

　　A） 實(shí)際上，只要是在電化學(xué)行業(yè)中學(xué)習(xí)過(guò)的人都知道鋰電電解液中加入添加劑，抑制水，是最基礎(chǔ)的解決問(wèn)題的通用和必須的做法。而為了改善電解液在高溫/低溫下的性能，都有相應(yīng)的添加劑，這個(gè)改進(jìn)可以說(shuō)是中規(guī)中矩，但是離驚喜還有點(diǎn)遠(yuǎn)。

　　B） 改性大單晶三元材料，該材料的應(yīng)用可以降低比表面積，減少副反應(yīng)，高溫漲氣會(huì)好很多，因此對(duì)于高溫性能有貢獻(xiàn)。但是該路線也相應(yīng)的犧牲了一些其它性能：大尺寸單晶過(guò)長(zhǎng)的擴(kuò)散距離，勢(shì)必削弱電池的擴(kuò)散-倍率相關(guān)性能，因此該款電池距離快充的需求只會(huì)比普通電池更遠(yuǎn)，而不是更近。

　　C） 石墨烯促進(jìn)散熱。華為一直非常重視石墨烯，相關(guān)新聞不絕于耳，然而在這么一個(gè)大突破的新聞下，華為只寫了石墨烯用于散熱，并沒(méi)有寫其可以用作導(dǎo)電劑，或者電極活性物質(zhì)。實(shí)際上，石墨烯高導(dǎo)熱的性能是公認(rèn)的，制成的高性能散熱膜也有很強(qiáng)的推廣意義。

　　對(duì)于這三點(diǎn)技術(shù)可以分析一下：大單晶三元材料更是國(guó)內(nèi)外有相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)室早在關(guān)注，三星、松下等企業(yè)都有研究及專利申請(qǐng)。石墨烯散熱則是石墨烯業(yè)內(nèi)最常見的一個(gè)應(yīng)用思路。所以此項(xiàng)創(chuàng)新更接近于工程集成上的進(jìn)步。

　　3） 以上三點(diǎn)合力，得出了該電池的性能：“高溫環(huán)境下的充放電測(cè)試表明，同等工作參數(shù)下，該石墨烯基高溫鋰離子電池的溫升比普通鋰離子電池降低5℃；60°C高溫循環(huán)2000次，容量保持率仍超過(guò)70%；60℃高溫存儲(chǔ)200天，容量損失小于13%”， 李陽(yáng)興博士表示。

　　總體來(lái)說(shuō)，以上三個(gè)技術(shù)在電池業(yè)內(nèi)，其實(shí)都不罕見。添加劑優(yōu)化有很多學(xué)校、實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)試驗(yàn)過(guò)。

　　由上可見，該電池主要是高溫性能產(chǎn)生了突破，穩(wěn)定性和壽命有很大提升，華為自己也表示該技術(shù)主要可以向高溫嚴(yán)酷環(huán)境下推廣，但是這與手機(jī)、電動(dòng)汽車領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)恐怕相距較遠(yuǎn)，反而是和現(xiàn)在剛剛開始興起的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)有不少的聯(lián)系。

　　當(dāng)然，接下來(lái)，華為宣布了自己的快充方面的計(jì)劃，因此很多人在推測(cè)華為本次的技術(shù)會(huì)助力快充，實(shí)現(xiàn)大家期盼的“充電一分鐘，續(xù)航好幾天”的目標(biāo)。然而根據(jù)業(yè)內(nèi)人士的廣泛共識(shí)，這恐怕有些脫離科學(xué)實(shí)際。筆者接下來(lái)將按行業(yè)分類，進(jìn)行分析。

　　可能對(duì)于消費(fèi)電子領(lǐng)域的影響

　　此新聞一出，民間紛紛給出了不同的解讀，比如X秒充滿電，三星蘋果在顫抖等等，愛(ài)國(guó)心情可以理解，距離技術(shù)的真相卻越來(lái)越遠(yuǎn)。

　　實(shí)際上，如華為自己宣稱，本技術(shù)是主要針對(duì)高溫環(huán)境推出，而且根據(jù)電化學(xué)專業(yè)的常識(shí)，大尺寸單晶的技術(shù)勢(shì)必會(huì)降低快充放性能，該技術(shù)距離大家期待的快充非常遠(yuǎn)，甚至根本就是不同的技術(shù)路徑。實(shí)際上快充主要是要通過(guò)降低材料顆粒大小（但不是無(wú)限的），提高導(dǎo)電劑比例，優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)等來(lái)實(shí)現(xiàn)，華為的本項(xiàng)技術(shù)與此方面并無(wú)太多交集。

　　此外，對(duì)于消費(fèi)電子產(chǎn)品電池，提高高溫性能或低溫性能要進(jìn)行的材料優(yōu)化有很多路徑根本就是矛盾的，所以難以兩全。而在這種情況下，很多廠家都優(yōu)先要求電池低溫性能好，為什么？近來(lái)大家冬天iPHONE被凍關(guān)機(jī)的事影響夠大吧，這一條就足夠了；反而高溫性能，對(duì)于消費(fèi)電子品來(lái)說(shuō)，你可能很少會(huì)把它夏天落在太陽(yáng)地里的車?yán)铮ó?dāng)然如果這么干了對(duì)電池肯定很有害）。

　　因此總的來(lái)說(shuō)，對(duì)消費(fèi)電子影響不太大，當(dāng)然對(duì)于極端高溫條件下服役的無(wú)人機(jī)這種情況還是有影響的，但是對(duì)于一般產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，變化不大。

　　可能對(duì)于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域的影響

　　目前動(dòng)力電池的一大核心矛盾是電池能量密度低、成本高（跑不遠(yuǎn)，電池貴），然后安全是一個(gè)核心要素，除此三點(diǎn)，其它的因素其實(shí)可以往后放一放。

　　實(shí)際上，華為的該項(xiàng)目技術(shù)解決了高溫問(wèn)題，對(duì)于安全性是有一定貢獻(xiàn)的，但是對(duì)于能量密度和成本基本可以肯定沒(méi)什么提升。大尺寸單晶和添加劑幾乎不會(huì)影響能量密度，而成本上漲倒是明顯有可能（工藝和材料變復(fù)雜了）。此外，與手機(jī)電池快充方面一樣，該技術(shù)也不太可能對(duì)動(dòng)力電池快充有什么貢獻(xiàn)。當(dāng)然你可以說(shuō)我可以讓我的車在60度的情況充電也穩(wěn)定不燒，那我想問(wèn)了，你為什么非要把你的車搞到溫度辣么高嘞，放在陰涼地里不好咩……

　　可能對(duì)于電網(wǎng)-儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域的影響

　　儲(chǔ)能領(lǐng)域近年來(lái)熱度不斷升起，隨著能源領(lǐng)域“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”風(fēng)潮的興起，傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整勢(shì)在必行，儲(chǔ)能的戲份也會(huì)不斷加重。儲(chǔ)能對(duì)于電池的要求其實(shí)最核心的是成本（便宜！），能量密度反而可以低些（鉛酸依然是傳奇老兵）。在這種情況下，華為的該技術(shù)對(duì)于電池成本恐怕難有貢獻(xiàn)，因此對(duì)于普通儲(chǔ)能領(lǐng)域意義不大。

　　但是如華為所說(shuō)，該技術(shù)可以用于極端環(huán)境地區(qū)的通訊基站等處，其實(shí)這就涉及到了儲(chǔ)能領(lǐng)域的一個(gè)細(xì)分市場(chǎng)——極端環(huán)境下保證儲(chǔ)能-供能穩(wěn)定。說(shuō)到這，筆者倒是非常認(rèn)同華為的做法：說(shuō)明自己就是針對(duì)這個(gè)細(xì)分領(lǐng)域研究的技術(shù)。但是像民間媒體一樣無(wú)限引申擴(kuò)展該技術(shù)的應(yīng)用范圍，過(guò)于拔高該技術(shù)的意義，對(duì)于華為，恐怕更像捧殺。

　　后記

　　華為此次公布了研究進(jìn)展值得鼓勵(lì)，“石墨烯基鋰離子電池”用法相比于之前的“石墨烯電池”的改變也耐人尋味。該技術(shù)在高溫下的性能是比較好的，然而華為此項(xiàng)技術(shù)是不是還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，是否有中試放大能力，放大后綜合性能、成本等方面是否還能保持也是我們需要持續(xù)關(guān)注的。電池量產(chǎn)并非易事，華為的電池一直是由ATL、欣旺達(dá)等企業(yè)供應(yīng)，我們也希望華為可以在電池領(lǐng)域里取得像其在通信領(lǐng)域里同樣的成果，引領(lǐng)中國(guó)制造的發(fā)展。

　　民間媒體的愛(ài)國(guó)心情可以理解，但是無(wú)限制的解讀和引申該技術(shù)的意義恐怕并不可取，技術(shù)上的進(jìn)展，交給技術(shù)圈的人去評(píng)判，總體來(lái)說(shuō)仍是對(duì)于社會(huì)負(fù)責(zé)，對(duì)于社會(huì)公共資源浪費(fèi)最少的選擇。此外，對(duì)于制造業(yè)與技術(shù)的進(jìn)步，我們更應(yīng)該多一份執(zhí)著踏實(shí)，少一些炒作與浮躁，這樣才能讓我們的技術(shù)更上一層樓，早日讓中國(guó)制造變成中國(guó)創(chuàng)造。