石墨烯电池的研发之路面临哪些难题?

近期，石墨烯电池在业界再引热议——8分钟可充满80%电量，搭载石墨烯基超级快充电池的车型续航1000公里……广汽埃安的宣传语让石墨烯电池瞬间引燃市场。

石墨烯被誉为“二十一世纪的新材料之王”，由碳分子网状结构组成。组成该结构的石墨烯材料非常之薄，能把电池的两极的材料分开，让电子非常轻易地穿过去，完成快速充电和放电，一定程度上能够提升电动汽车的充电速度。众所周知，充电速度慢是困扰广大新能源汽车用户的“老大难”问题，因此广汽埃安的新品刚一亮相，就拉动了石墨烯A股的暴涨。

但很快就有业内人士指出，广汽埃安此次提及的石墨烯电池概念，其实只是将石墨烯作为基础材料添加到现有各类电池材料中，使其充当导电剂作用，与以往很多公司的做法并无不同，更多被赋予的是理想化概念。

根据业界对电池的命名方式，这款石墨烯电池的全名应为石墨烯基超级快充电池，也可以说是“掺杂石墨烯的硅基负极锂电池”，石墨烯含量并不是很高，本质上仍是锂离子电池。此外，这款所谓的石墨烯电池若要实现“1000km续航、8分钟快充”，不仅要牺牲成本，还要满足一些充电配套设施等相关要求。

该事例已表明，理想化技术的实现与其在市场上的规模应用之间隔着一道较难逾越的鸿沟，“概念的提出”和“真正地落地”之间道阻且长，要想“行则将至”，还需要不断努力研发与技术创新。

动力电池的性能决定着新能源汽车能否“一路畅通”，而要想在动力电池领域有所创新，就更需要走完漫长的研发之路，因为这个领域中从未有过突如其来的革新。具体来讲，在动力电池这个复杂的领域中，某一新材料的采用并不能够立即带来颠覆性的创新，因为在使用该新材料的过程中，所有的配套材料也需要同步革新，这无疑是一个相当漫长的周期。正如中国科学院院士欧阳明高所言，电池材料的创新是厚积薄发的过程，其间需要长久的努力。

当配套材料得到革新、研究成果也初步亮相后，这条研发之路还并没有到达终点。在投放市场前，电池产品还需要经过小试、中试、量产等各个阶段，每一个阶段都要面临数次的失败与修正。因此。若想在动力电池领域真正推出一项能够解决行业痛点和难点的创新性技术，可以说要经过千锤百炼、千磨万击，仅靠“仰望星空”来提出各种理论上可行的理想化概念，显然是远远不够的。

“路漫漫其修远兮”，在攻关石墨烯电池的研发之路上，还面临着哪些亟待解决的问题？

第一是成本问题。石墨烯的成本之高，从其在材料市场中的计价单位就可见一斑。比起用吨来计价的传统导电材料——炭黑和石墨，有“新材料之王”之称的石墨烯是论克卖。根据已有数据，石墨烯价格大约在2000元/克，总价之高可想而知。因此，如果石墨烯电池真正搭载于电动汽车上，众多普通消费者未必能够承受如此高的成本。

第二是制备和转移技术上的难题。业内专家认为，石墨烯是一种纳米材料，分为单层石墨烯和多层石墨烯（2~10层）。无论是单层还是多层石墨烯，都需要极高的制备技术，但目前高品质单层石墨烯的制备规模还受限于CVD设备的腔体尺寸，在连续制备技术和产品良率方面均存在问题。此外，现阶段常用的湿法刻蚀转移法会带来褶皱、杂质和破损等问题，难以实现大批量的转移。而新方法辊对辊技术在实践过程中还存在很多细小问题，目前尚难堪大任。

第三个问题则来自应用效果。要平衡对比能量、寿命、快充、安全和成本等多个动力电池的指标，以实现最好的应用效果绝非易事，还需要从整车系统设计方面进行全面、综合的考量。

对企业来讲，“仰望星空”展示了理想化产品的相关概念，一定意义上代表着产品未来的发展方向。但要想真正触碰到浩瀚无垠的科学星空，研发出可以在市场落地并满足市场需求的产品，就必须要做到“脚踏实地”。每一个领域都存在门槛，只有潜心钻研核心技术，对自己尚未掌握的技术心存敬畏，在仰望星空的同时做到脚踏实地，才能真正获得市场红利，并在市场中屹立不倒。
责任编辑:tzh

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