浙江大學高分子科學與工程學系的高超團隊，近期研制出一款新型“鋁—石墨烯”電池，正極是石墨烯薄膜，負極是金屬鋁，短短幾秒便可充電完成。

    在“比容量”和“倍率”等評判電池性能的關鍵指標上，這種“超級電池”展示出優異性能。循環充放電25萬次后依然電力十足;可以在—40 到120 的環境中工作，可謂既耐高溫，又抗嚴寒，電芯暴露于火焰中時也不會起火或爆炸;即使彎折一萬次后，容量也能夠完全保持。

    “石墨烯能夠提高鋁離子電池的瞬間輸出功率，極限環境下也能使用，將來可以與鋰電池或其他技術互補聯用，解決電動車低溫啟動和高溫運行安全等問題。”浙江大學高分子科學與工程系教授高超說。

    除浙江大學外，國內外的多家實驗室都在探索用石墨烯材料提升電池性能，包括美國斯坦福大學、中科院寧波材料所都曾用石墨烯材料代替電池的核心材料，制備出令人矚目的“超級電池”。

    產業化仍存多重挑戰

    雖然我國石墨烯產業發展態勢較好，原料制備問題正在陸續解決，下游應用正在開啟，但實驗室里的“超級電池”要走進千家萬戶，產業化之路仍然漫長。

    “實驗室中實現優異性能，還不代表就能夠產業化;一般情況，從實驗室研究到產業化需要少則數年，多則幾十年的時間。”中科院寧波材料所動力鋰電池工程實驗室主任劉兆平說。

    劉兆平認為，鋁—石墨烯超級電池的電極液匹配性，是目前面臨的主要技術瓶頸;另外，這種“超級電池”能量密度偏低，這意味著它還不宜單獨作為電動車的電源使用。

    高超也認為，“超級電池”的目標是兼具高能量密度和高功率密度，科學上已可以實現。不過，目前的鋁—石墨烯電池，其輸出電壓、正極材料的比容量(編注：比容量是單位質量或單位體積的電池或活性物質所能放出的電量)，以及電池極片活性物質的單位面積負載量等指標，還有較大的提升空間，“其能量密度也不足以與鋰離子電池相匹敵，今后還需在保持高功率密度的基礎上進一步提高能量密度。目前經典的離子液體電解質價格較貴，如果可以找到更廉價的電解質，商業前景將更寬廣。”

    目前的鋁—石墨烯電池在實驗室中性能優異，但多項指標還有較大的提升空間。(圖片來自網絡，微信“@浙大科學+++”)

    高超表示，實驗室科學研究的主要任務是推進認知的極限，而要解決存在的技術問題和工程問題，需要在資金及人力上加大投入，才能推進產業化。

    市場上的“石墨烯電池”多是“噱頭”

    被稱為“新材料之王”的石墨烯，盡管在資本市場上被炒得火熱，但研究和應用方面實際上才剛剛起步。

    在電子消費領域，不少廠商都把充電時間和電池容量作為追逐目標，如今鋰電池是電子產品的“標配”，卻在安全性、續航能力、充電速度上存在較大短板。因此，作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被寄予諸多期待。

    石墨烯在研究和應用方面實際上才剛剛起步。

    然而，梳理對比研究機構的最新突破和市場最新產品，不難發現，許多廠商推出的“石墨烯電池”多是打著“石墨烯”招牌進行營銷，而非真正的技術突破。這些產品中，石墨烯主要作為導電添加劑替代炭黑，作用僅是提升導電性能。