華為闢謠使用,被稱為「超級材料」的石墨烯到底是什麼?

2020-11-22 曉說通信

(記者 吳曉芳)近期,有消息稱,華為明年新機型P40 Pro將採用石墨烯電池技術。

該消息隨即引發石墨烯概念股在資本市場的狂歡。

雖然華為隨後否認了上述消息,但仍不影響A股市場的石墨烯概念股受資金追捧。

石墨烯的概念已被提及多年,被稱為「超級材料」「工業味精」,世界各科技強國都在不遺餘力研究。

聽起來很強大,那麼,它到底是啥,有何作用,應用前景如何?

華為闢謠新機用石墨烯技術

12月24日,有媒體報導稱,華為明年新機型P40 Pro將採用石墨烯電池技術,有望成為全球首款石墨烯電池手機。

報導中提到,該機的電池容量為5000mAh,體積卻比傳統電池體積縮小30%,可實現45分鐘快捷充電。

這一消息刷爆隨即網絡,引發A股石墨烯概念股受資金追捧。據不完全統計,這一條消息就使當天石墨烯板塊大漲100億市值。

(註:12月24日A股石墨烯概念股漲幅)

當天下午,華為闢謠稱是「假消息」,但這並不影響當天石墨烯概念股的狂歡,截至當日收盤,該概念板塊上漲4.01%。

(註:12月24日同花順石墨烯概念板塊漲幅)

當然,這樣的消息也不是空穴來風。

華為早在2016年就展示過自己的石墨烯電池,其此前還與英國曼徹斯特大學合作研究石墨烯的應用,研究如何將石墨烯領域的突破性成果應用於消費電子產品和移動通信設備。

此外,華為在Mate 20上採用了石墨烯的材質,不過僅用在了散熱單元上,和電池的應用還有距離。

除了華為,2017年11月27日,三星宣布研發出了基於石墨烯材料的新電池技術,充電速度提升5倍,電池容量增加45%,但是目前石墨烯電池並未在任何三星手機設備上落地應用。

今年8月,三星曾表示已在使用石墨烯替代鋰的技術上取得了突破,消息也一度引發A股石墨烯概念股盤中快速拉升。

石墨烯有何用?

那麼,什麼是石墨烯?

石墨烯材料最初是由英國的兩位科學家於2004年發現的,他們成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯,證實它可以單獨存在,兩人也因「在二維石墨烯材料的開創性實驗」,共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,也是世上最薄但也是最堅硬的納米材料,電阻率比銅或銀更低,為目前世上電阻率最小的材料。

簡單地說,石墨烯是目前已知的最薄也最堅固的納米材料,導熱導電係數超高,電阻很小,被譽為「超級材料」。可以用來做更薄、導電速度更快的電子元件。

憑藉著多方面的優良特性,石墨烯的用途也非常廣泛,可以被應用於鋰離子電池電極材料、薄膜電晶體、傳感器、半導體器件、複合材料製備、透明顯示觸控螢幕等方面。

由於石墨烯技術被寄予厚望,各國對石墨烯的研究可以說是不遺餘力,2018年,全球石墨烯市場規模約2.73億美元,近四年平均增速超過40%。

具體到我國,《2018-2019中國石墨烯發展年度報告》顯示,2018年我國石墨烯產業規模約111億 元,同比增長58%,相關企業數量超過了7300家。

前瞻產業研究院的的數據則表明,預計2019年中國石墨烯市場規模將達560億元,2022年中國石墨烯市場規模將達到2365億元。

石墨烯有望最先實現商用的領域包括行動裝置、航空航天、新能源電池等領域。特斯拉CEO馬斯克曾預測,使用石墨烯材料電池的電動汽車未來的續航裡程可以達到800公裡,達到傳統燃油動力汽車水平。

手機行業也將其視為是下一個電池技術的突破方向。

其不僅能讓電池安全性大大提高,散熱性更好,不會因為溫度升高而出現傳統鋰電池那樣發熱、發燙、起火的問題,而且讓電池體積能進一步減少,有望提升手機的續航能力。

而5G的全面商用是推動這項產業研究的重要動力之一。

目前,市面上的5G手機超過20種,但5G手機目前仍面臨著功耗大、散熱慢等問題。另外,5G手機功能增加導致的應用程式增多等,也會導致5G手機功耗提升。因此,電池容量的提升、散熱能力的升級成為5G手機設計的重點。

石墨烯產業現狀如何?

石墨烯聽起來很強大,那麼,其在產業中的應用如何?

石墨烯有人稱其為「工業味精」,什麼材料裡面都可以加,可以添加在潤滑油、改性塑料、防腐塗料等多數材料裡面,以提高一些產品的性能。

目前和石墨烯有關的產品有很多,例如,石墨烯潤滑油,石墨烯發動機添加劑,石墨烯鋰離子電池導電漿料,石墨烯防腐塗料,石墨烯電熱塗料等。

對於這些產品,有些是有實際意義,有些純以石墨烯為噱頭的產品,石墨烯在其中並未起到明顯作用。

目前最成熟的應用應該屬於石墨烯防腐塗料,石墨烯作為天然的二維材料,添加到環氧富鋅底漆裡面,提升了漆面物理強度,降低了鋅粉含量,耐鹽霧時間從傳統的1500小時提高到3500-6000個小時。

另外,市場成熟的產品就是石墨烯潤滑油系列了,把石墨烯加到潤滑油裡提高汽車的動力,以及發動機內部器件修復功能,依據石墨烯的特性,理論上可以說得通,實際效果有待商榷。

而石墨烯應用在電池上,主要有兩個方向,一是導電劑,二是做電極嵌鋰材料。

但這兩個方向,都還沒走出實驗室。

目前所謂的石墨烯電池,嚴格來說,只能叫做石墨烯基鋰離子電池,這個只是在電池導電劑中加了少量石墨烯做正極材料,在理論上是能夠提升電池的充放電速度,對於電池容量並沒有改觀。

所以目前來看,石墨烯顛覆鋰電池是一個偽概念。

被各種吹噓的石墨烯電池,其應用存在兩大難點:

一是在技術上,國內目前還沒有能夠實現石墨批量化生產的企業或研究機構,多數企業只能小量生產石墨烯,所使用的生產技術多為氧化還原法,生產出的石墨烯溶液也存在很多技術上需要突破的問題;

二是居高不下的成本。石墨烯被稱為「黑金」,高純石墨烯每克在1000元以上,高導電石墨烯價格在每克600元左右,價格極其昂貴。

因此,只能說,當前的石墨烯材料正處於從研究的關健期和突破期,生產技術還未成熟,快速產業化應用還有一段較長的路途要走。

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