2018年10月22日，中國三星官方微博預(yù)告了三星將在手機(jī)中采用石墨烯電池。

中國三星官方微博強(qiáng)調(diào)，石墨烯電池本質(zhì)上還是一種鋰電池，只不過“鋰離子在石墨烯表面與電極之間大量穿梭”。

這個電池是三星綜合技術(shù)研究院與首爾大學(xué)化學(xué)與生物學(xué)院合作研發(fā)出來的。

那么問題來了……

石墨烯到底是什么？

石墨烯是一種新型的二維材料。

什么是二維呢？

我們知道，我們?nèi)祟惿钤谄渲械目臻g是三維的，每一個墻角都有3個相互垂直的方向，這就是三維空間的基本特征。

而對于一張紙來說，如果我們不考慮紙張的厚度，那么這張攤平了的紙可以用一個平面直角坐標(biāo)系來覆蓋，紙上的每一個點都有一個坐標(biāo)，這個坐標(biāo)只需要（X,Y)兩個數(shù)字就夠了，所以，一張紙是二維的。

石墨烯與紙也差不多，但石墨烯比紙張更薄，石墨烯的厚度可以看成近似為零，因為它只是一層單原子石墨。單個原子的半徑在1個納米左右，所以石墨烯可以被看成是一種納米材料。

石墨烯是20年前由英國曼徹斯特大學(xué)教授安德烈·海姆以及他的研究生們發(fā)現(xiàn)的。據(jù)說當(dāng)時安德烈·海姆讓他手下的一位中國留學(xué)生尋找石墨烯，但這個中國研究生做了幾個月，分離出來的石墨的厚度始終停留在微米量級，距離納米級別的單層石墨還有1000倍的差距。

就在這個進(jìn)退兩難的窘境里，安德烈·海姆的博士后康斯坦丁·諾沃肖突發(fā)奇想，他想到用膠帶紙來撕石墨片層，最終也許可以得到單層石墨烯。他們就是用這樣一個很“幼稚”的點子，制備出了世界上第一個二維的晶體物質(zhì)石墨烯。

這個項目在得到了2010年的諾貝爾物理學(xué)獎后,引起了產(chǎn)業(yè)界的極大興趣。

對于三星來說，他們宣布造出了石墨烯電池,這個新的石墨烯電池最大的優(yōu)點是安全性和極高的充電速度。

什么是石墨烯電池？

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，這個薄膜的厚度只有一個碳原子的直徑。

正如中國三星在微博里指出的那樣，石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動而開發(fā)的一種電池。

據(jù)相關(guān)介紹，石墨烯電池12分鐘就可以充滿3000mAh+容量電池，因此可以實現(xiàn)真正的“快速充電”。

那么，為什么鋰離子可以在石墨烯表面之間快速穿梭呢？這一點目前還沒有相關(guān)的詳細(xì)報道。不過，公開資料顯示，石墨烯的導(dǎo)電速度是硅的140倍，所以從這個意義上來說，快速充電也許與石墨烯的導(dǎo)電速度有關(guān)。據(jù)報道，三星綜合技術(shù)研究院的研究人員發(fā)現(xiàn)，利用二氧化碳?xì)怏w他們可以把石墨烯做成爆米花的形狀，他們把這種爆米花稱為“石墨烯球”。把這些石墨烯球覆蓋在電池電極的表面做成正極保護(hù)膜，這就可以提高充電速度。

一般的鋰電池需要充電1小時也就是60分鐘才能充滿，而這種石墨烯電池則可以縮短為12分鐘。用上了石墨烯的鋰電池的充電速度變成原來的5倍，這簡直就是把原來的羊腸小道變成了高速公路。

而且，相對一般鋰電池來說，石墨烯電池的安全性也大大提高，它不會因為溫度升高而出現(xiàn)傳統(tǒng)鋰電子那樣發(fā)熱起火的問題（三星的手機(jī)電池曾經(jīng)發(fā)生過多起爆炸起火事件，所以三星對電池的安全性有著非常迫切的需求）。

石墨烯電池的最終效果還需要市場的檢驗

在消費(fèi)電子領(lǐng)域，充電速度一直是廠家必爭之地。所以，有不少廠商都把充電時間作為產(chǎn)品宣傳的核心要素。三星的這款石墨烯電池如果真的能實現(xiàn)5倍快進(jìn)充電，那么其市場潛力可以說是無限的。

在全球電子設(shè)備市場，鋰電池的地位非常特殊，它是動力之源，沒有電池，電子設(shè)備無法工作。因此在股票市場，鋰電池概念也一直受到資金的追捧，比如以前的贛鋒鋰業(yè)就是一只在A股市場上的大牛股。

但是，所有有研發(fā)經(jīng)驗的人都有一些體會：一個產(chǎn)品在某方面上性能的提升，很可能是犧牲另外一方面的技術(shù)指標(biāo)換來的。這種不可對易性可以成為高科技產(chǎn)品研發(fā)的一個常見現(xiàn)象。

那么，石墨烯鋰電池優(yōu)點是不是真的像宣傳報道的那樣突出呢？因為大多數(shù)老百姓缺乏鋰電池的相關(guān)專業(yè)知識，對此也不好判斷。而輿論上對這種石墨烯電池的評價褒貶不一。

有一種觀點認(rèn)為，石墨烯電池雖然充放電速度快，但它還有一個最大的問題，那就是它的總電量會降低，只能達(dá)到現(xiàn)有鋰電池的一半，而且這還是一個理論極限（一塊石墨烯電池達(dá)不到相同體積的鋰電池的電量，因為正極需要容納鋰離子，負(fù)極需要容納鋰原子的，中間還得隔開不能短路，還得有電解質(zhì)，這限制了體積利用效率。）實際工業(yè)化產(chǎn)品由于工藝及成本問題，電池的總電量往往只能有同體積鋰電池的20%左右。因此，雖然充電速度提高了，但充電的總電量降低了，這會引起手機(jī)等電子產(chǎn)品的待機(jī)時間減少，這對于苛刻的用戶來說也許是不能接受的。

另外一方面，石墨烯電池還有一個天生的大問題就是成本問題。石墨烯電池的制備成本很高，這也許也是石墨烯電池?zé)o法大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的其中一個原因。

所以，到底是騾子是馬，還得拉出來溜溜，石墨烯電池作為一個工業(yè)品，市場才是檢驗石墨烯電池的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

中國華為的石墨烯電池怎么樣？

三星已經(jīng)推出了石墨烯電池，雖然目前公眾對三星的采取的石墨烯技術(shù)路線圖還不是很清晰。但毫無疑問，如果石墨烯電池真的具有市場優(yōu)勢，那么這必將在消費(fèi)電子領(lǐng)域引起偉大的變革。

在這個關(guān)鍵的時間點上，中國企業(yè)又有什么動作呢？

中國的華為以追求高技術(shù)創(chuàng)新聞名于世，而且華為在芯片與手機(jī)等領(lǐng)域都與三星存在直接競爭，那么華為是不是也布局了石墨烯電池的研發(fā)呢？

最近，華為發(fā)布了Mate20手機(jī)，這款手機(jī)也用到了相關(guān)的石墨烯技術(shù)，但并非真正的石墨烯電池。華為在手機(jī)中采用石墨烯技術(shù)+液冷散熱系統(tǒng)組合的散熱系統(tǒng)，實現(xiàn)了急速冷卻性能。至于這種散熱方法中石墨烯到底是如何起作用的，還需要進(jìn)一步考察。

事情還沒有那么簡單。

在2016年12月，華為中央研究院瓦特實驗室在第57屆日本電池大會上，也宣布自己在鋰離子電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大研究突破。華為推出了業(yè)界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。華為方面表示，他們所做的實驗顯示，以石墨烯為基礎(chǔ)的新型耐高溫技術(shù)可以將鋰離子電池上限使用溫度提高10℃，使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。

從華為的表態(tài)來看，華為的石墨烯電池的主要優(yōu)點是耐高溫，使用壽命長，而不是三星宣傳的“快速充電”。因此，也許華為與三星在石墨烯電池上走的是不同的技術(shù)路線，所以才有了不同的技術(shù)結(jié)果。

現(xiàn)在看來，華為與三星都在石墨烯電池上進(jìn)行攻關(guān)，無論是哪家成功將石墨烯材質(zhì)電池投入量產(chǎn)并且封鎖相關(guān)專利，這都會給對方造成相關(guān)的專利壁壘，而會給公司的營收和全球地位提升帶來巨大的幫助。

石墨烯電池是一種“里程碑式的黑科技”，但它的技術(shù)細(xì)節(jié)需要不斷探索，它的實際效果還有待市場的檢驗。雖然石墨烯是一個被中小企業(yè)炒作過度的概念，但作為行業(yè)巨頭的三星與華為在石墨烯電池上的努力肯定是腳踏實地的。