在2016年臨近尾聲的時候，一則新聞算是徹底點燃了國內媒體的神經，“華為在第57屆日本電池大會上宣布在鋰離子電池領域實現重大研究突破，推出業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。”一時間，什么石墨烯商品化，什么國人驕傲等等贊譽紛至沓來，似乎不用華為就是不愛國，也似乎人們一直詬病的手機電池問題馬上就要解決了一樣。

　　然而，事實的真相，真的是這樣么？

　　讓我們先來看看石墨烯是什么。石墨烯這種材料，最近幾年被炒的風生水起，算是時下最為熱門的材料了，沒有之一。那么石墨烯究竟是什么呢？先來看看石墨烯的分子結構。

　　石墨烯分子結構

　　看到這個分子結構圖，有一定化學基礎的同學是不是覺得眼熟？這不是跟石墨一樣么？看看石墨的分子結構吧。

　　石墨分子結構

　　如果說二者的差別，那么就是石墨烯是單層結構，而石墨則是多層復合結構。石墨烯這種材料，其實一直廣泛存在于石墨中，用石墨在紙上畫一道痕跡，留下的其實可能就是一層或者幾層的石墨烯。那么為什么這幾年石墨烯突然火熱了呢？這就要從石墨烯的結構說起。

　　在發現石墨烯以前，大多數物理學家認為，熱力學漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發現立即震撼了凝聚體物理學學術界。雖然理論和實驗界都認為完美的二維結構無法在非絕對零度穩定存在，但是單層石墨烯在實驗中被制備出來。

　　石墨烯在實驗室中是在2004年，當時，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·蓋姆（Andre Geim）和克斯特亞·諾沃消洛夫（Konstantin Novoselov）發現他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。這以后，制備石墨烯的新方法層出不窮，經過5年的發展，人們發現，將石墨烯帶入工業化生產的領域已為時不遠了。因此，在隨后三年內， 安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發現了整數量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應，他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學獎。

　　明白了么？說白了就是單層的石墨烯本身并不穩定，理論上是不能長時間穩定存在的。石墨烯的存在打破了這樣的理論，在這個信息爆炸的時代，一項打破理論的材料注定了其身份的不凡。那么石墨烯材料的優勢在哪里呢？

　　石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光“；導熱系數高達5300 W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率*超過15000 cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6 Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。

　　應該說石墨烯具備的各種優異的特性，使得其在各行各業都有廣泛的使用空間，這也是這種材料在最近幾年里大規模發展的主要原因。據筆者所知，很多行業都在積極的推進石墨烯的使用，但是真正將石墨烯用于突破原有技術瓶頸的，其實并不多，更多的只是為了增加一些產品的噱頭而已。那么華為的石墨烯電池是不是這樣呢？

　　想要了解這個，那么先要了解一下鋰電池的產品結構。從鋰電池的結構入手，了解石墨烯真正的作用，才能知道這是不是電池技術的突破。

　　鋰電池結構圖

　　這是最為常見的18650型鋰電池的內部結構圖，對于其他形狀的電池，其實結構上大同小異，不過是圓柱壓扁就是方的了。由這張圖可以看出，鋰電池內部主要由正極，負極和隔膜卷繞而成。隔膜負責將正極和負極隔離，中間添加的電解液，則是起到離子傳輸作用。也就是說，鋰電池內部，最為主要的部分就是正極，負極，隔膜和電解液。那么各個部分的主要材料都是什么呢？

　　正極材料：正極的主要材料是鋰離子材料或者聚合物材料，這個不同的電池會有一定的差別。鋰離子材料和聚合物材料通常都為粉體，配成漿料后涂覆在柔性導電基體上，這個基體大多數為鋁箔。

　　負極材料：負極的主要材料通常為石墨化材料，其實大部分使用的均為石墨粉體，適當摻雜一些其他成分提高電池的性能。粉體材料同樣也需要配置成漿料后涂覆在導電基體上，這里的基體大部分采用的是銅箔。

　　隔膜材料：隔膜多數為聚烯微多孔膜，常見的如PP，PE等，也有多種材料復合膜。微孔的存在是為了鋰離子的運動，正常肉眼是不可見的。

　　電解液材料：電解液算是鋰電池中的重要材料之一，大多數為含有LiPF6的多種有機溶劑的溶液體系。

　　以上為鋰電池的結構和內部主要材料，而從原理上說，鋰電池的工作原理則是正極的鋰離子析出后，通過電解液穿透隔膜遷移至負極，插入石墨層的間隙中，從而實現儲能，而在放電過程中則是反向移動。從以上可以看出，石墨烯在鋰電池中最理想的運用就是在負極材料部分。如果能利用摻雜石墨烯，提高負極材料的對鋰離子的接受程度，便可以在有限的體積或者重量的基礎上得到更高容量的電池，這也是人們普遍對于石墨烯鋰電池的期望吧。

　　而華為的石墨烯鋰電池，是不是這樣做的呢？

　　按照華為瓦特實驗室首席科學家李陽興的表述，此次華為新款石墨烯鋰離子電池的技術突破來自三方面：在電解液中加入特殊添加劑，除去痕量水，避免電解液高溫分解；電池正極選用改性大單晶三元材料，提高材料熱穩定性；采用新型材料石墨烯，實現鋰離子電池與環境間高效散熱。

　　從以上表述可以看出，華為的石墨烯鋰電池，其石墨烯添加后的作用僅僅是為了高效散熱！這意味著石墨烯其實并沒有作為主要的材料參與到鋰電池的整體反應體系中。事實上說，利用石墨烯優良的導熱性能，確實可以降低鋰離子電池在充放電過程中的發熱，甚至對于電池的快充也會有性能上的提高，但并不能有效的提高鋰離子電池的容量和其他性能。究其根本，華為的石墨烯鋰電池仍然屬于鋰電池，并不能算是創新型電池技術。說的不好聽一點，其實與電池表面貼上一層石墨散熱算是異曲同工吧。

　　那么華為是不是在吹牛，在炒作呢？其實從華為的技術積累來說，對于石墨烯的研究從幾年前已經開始。對于這種能將技術實力延伸至上游產業的廠商，其實筆者還是頗為尊重的，畢竟在國內這樣的廠商真的是少之又少。筆者查詢了一下華為的專利情況，發現其實華為在2013年便有了將石墨烯用于負極材料的專利，雖然目前專利還沒授權，但至少這個方向應該是人們期望最高。

　　雖然目前的華為石墨烯鋰電池有些讓人失望，看起來似乎更像是一個噱頭，不過在已經到來的2017年，或許華為會給我們帶來驚喜也說不定哦！