首款石墨烯基鋰離子電池，充電10分鐘跑10 - 電池

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首款石墨烯基鋰離子電池，充電10分鐘跑1000公里！

北京新浪網 (2017-04-16 22:34)

作者：水木然 微信號：smr8700

「智能化」正在推動人類的下一次工業革命。

那麼智能化的關鍵點在哪裡呢？我們以「智能手機」為例，「智能手機」是智能時代的開
端產品，作為人類行為和交往的基本工具，它的革新可以直接影響我們的效率。

我們都知道，「智能手機」中有大量晶元，比如音頻晶元、視頻晶元、電源管理晶元、
ISP晶元（拍照用）、WIFI晶元、CPU、GPU、基帶等等，人們對智能手機的性能的要求越
來越高，尤其是續航能力，所以這些晶元的負荷也就越來越高。但是在在材料沒有更新的
情況下，所有的改進都是量變而不是質變。

現在晶元的材料都是矽，矽的極限寬度是七納米，已經臨近邊界。因此這場變革的臨界點
落腳到了材料的創新上面。

今天，我們就來看一下新材料之王：石墨烯。

首先，我們來認識一下大自然最基本、最神奇的元素——碳

碳，是生命的基本單元。碳原子一個一個的排列，演變成氨基酸、核苷酸，然後再一節鏈
一節地接長，演變成為蛋白質和核酸，進而演化出細胞，最後組成了蟲、魚、鳥、獸、猴
子、猩猩、直至人類。可以說「碳」是生命世界的棟樑之材。

沒有碳，就沒有生命。世界上已經回蕩了三四十億年的生命交響樂，可以說其主旋律就是
「碳：元素的化學演變。

既然碳元素那麼神奇，它形成的物質也不同凡響。碳原子的排列方式不同，就組成了不同
物質。

我們平常所說的鑽石（金剛石），就是由碳原子組成的。碳原子排成四面體，碳原子位於
四面體的角頂及中心，具有高度的對稱性，於是形成了金剛石。

但金剛石由於是天然物質，因此含有雜質。

但碳元素形成的另外一種物體石墨烯（Graphene）就不同了，它是完全純潔的物體。雖然
也是由碳原子組成（跟鑽石是同素異形體）。但是石墨烯的原子尺寸結構非常特殊，石墨
烯是由一層碳原子構成的二維碳膜（只有一層原子厚度），它是世界上唯一隻有一層原子
構成的物質，特殊到必須用量子場論才能描繪。

2004年，英國曼徹斯特大學物理學家將它成功從石墨中分離出石墨烯，證實它可以單獨存
在，因此2010年諾貝爾物理學獎。

鉛筆里用的石墨就相當於無數層石墨烯疊在一起，而碳納米管就是石墨烯捲成了筒狀。

石墨烯有多神奇？

在塑料里摻入百分之一的石墨烯，就能使塑料具備良好的導電性；加入千分之一的石墨烯
，能使塑料的抗熱性能提高30攝氏度。

科研人員還發現，細菌的細胞在石墨烯上無法生長，而人類的細胞則可以正常生長。

由於石墨烯的電子在一個平面內，其運動速度達到了光速的三百分之一，遠遠超過了電子
在一般導體的運轉速度，所以導電性極佳。如果用石墨烯製作電容裝置，它的充放電速度
是鋰電池100倍——1000倍，石墨烯手機充電時間只需5秒，電池就滿檔，可以連續使用半
個月！石墨烯電池只需充電10分鐘，環保節能汽車就有可能行駛1000公里！

很多人抱怨智能手機用不多久就得一天充幾次電，但不久之後「一天一充」的現狀將成為
歷史，充電寶也將被新技術所淘汰。

同時，就好比金剛石是地球上天然存在的最堅硬物質，石墨烯也是最強韌的材料，斷裂強
度比最好的鋼材還要高200倍。

根據這個性能，比爾蓋茨甚至提出要制定出新是帶安全套的計劃，並給了英國曼徹斯特大
學10萬美元基金，以研發更薄更堅韌的安全套。

在信號傳輸方面，石墨稀的電子傳輸速度極快，它製造的處理器頻率有望達到1THz以上，
是目前矽晶元的100到1000倍。根據IBM的研究人員們在《科學》雜誌上展示的石墨烯晶體
管，其最高射頻速度高達100GHz（每秒1000億次循環），而此前的最好成績是40GHz。

在承受性方面，石墨烯可承受1億~2億A/cm2的電流密度，這是銅耐受量的100倍左右。

在信號感應方面，石墨烯由於有巨大的表面，所以對周圍環境極其敏感，感測極為靈敏，
即使是一個氣體分子吸附或釋放都可以檢測到，從而捕捉到微小的電阻變化。據新加坡一
個科研團隊展示的科研成果，石墨烯感光元件的性能比傳統感測器強1000倍，在昏暗的光
線環境中，這類感測器依然能夠捕捉到較為清晰的物體影像。

除此之外，有研究者試著用石墨烯納米帶來製成量子點，他們在納米帶的某些特定位置改
變寬度，形成量子禁閉。

在軍事方面，美軍在轟炸科索沃的軍事行動中就曾大量使用石墨炸彈，早在海灣戰爭時期
，美軍就在伊拉克使用這種石墨炸彈來癱瘓薩達姆政府的供電設施和通訊網。最後使伊拉
克全國供電系統85%癱瘓。

而中國也在2009年宣布造出了石墨炸彈，以250公斤集束炸彈為載體，內裝填147枚碳纖維
子彈藥，每一枚包含32束碳纖維。據了解一枚國產石墨炸彈炸彈可以覆蓋6000平方米的範
圍，可以有效的癱瘓敵人城市的電力系統。這讓美國大吃一驚。

放眼未來，互聯網正在升級到物聯網，無論是5G還是智能時代，未來一定是萬物互聯的。
這就對智能設備材料的性能、感測性、敏感度都提出了更高的要求，目前來看石墨烯已經
做好了充分的準備，是最好的基礎材料，石墨烯才是萬物互聯的基石！

因此石墨烯被稱為「黑金」，對於未來的超級計算機來說，石墨烯也有可能成為材料備選
。科學家預言石墨烯將改變人類的21世紀。

現在首款石墨烯基鋰離子電池產品——「烯王」問世！這次石墨烯基鋰離子電池產品的
問世，代表著我國在石墨烯技術上已領先於世界別國，這是歷史性的一刻，偉大的祖國再
一次讓世界膜拜！

作為世界首款石墨烯基鋰離子電池產品——「烯王」。該產品性能優良，可在-30℃—80
℃環境下工作，電池循環壽命高達3500次左右，充電效率是普通充電產品的24倍。


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