石墨烯儲能競賽，中關村再添一“子”

鮑燁童

自成立伊始，北京中關村一直是引領全國乃至全球范圍內創新革命的主戰場之一。這種創新的引領性，不僅體現在制定政策和規章，營造鼓勵創新、包容創業的良好環境，還體現在扶持企業創新實踐，對前沿技術給予認同和支持的態度。

如今，這種創新的引領性還體現在以石墨烯為主的新材料創新的企業實踐當中。在這場波及全球的石墨烯創新競賽中，以中關村企業為代表的科技創新機構已經站在了行業前沿。

2017年春，當人們還沒有從新年的爆竹聲中回過神來，一個重磅消息“炸”響了微信朋友圈——位于北京中關村的通信領域的獨角獸企業華為公司宣布，推出石墨烯助力的高溫鋰離子電池。

而在這之后的一個多月時間里，又一家位于中關村的新材料創新型公司——碳世紀，在北京汽車博物館召開了石墨烯鋰離子五號充電電池烯儲霸王產品發布會。

在發布會現場，該公司董事長閆立群公開宣稱，烯儲霸王產品是中國首款石墨烯鋰離子五號充電電池。與普通5號干電池、充電電池相比，該款電池優勢明顯，可循環使用3萬次以上，能夠在-45℃～60℃的環境下使用，這些性能都是普通電池所不能及的。最為重要的是，該款電池能夠實現量產。

辯論：石墨烯電池真的存在嗎？

比較有趣的是，這次產品發布會被碳世紀舉辦成了一場小型的行業研討會。主辦方邀請了中關村石墨烯產業聯盟代表以及知名媒體代表，共同探討了石墨烯這一新型材料作為儲備能源的合理性以及創新性。

去年以來，石墨烯電池被炒得沸沸揚揚。很多業內人士對石墨烯電池抱有懷疑，甚至是質疑的態度。所以，在發布會現場，主辦方首先拋出了一個問題：石墨烯電池到底是真的嗎？

據此，閆立群指出了石墨烯電池的技術原理。“石墨烯電池的全稱應該是石墨烯改性鋰離子電池，其應用制作電池共有四種方法，一是直接用在負極；二是作為正極的導電添加劑使用，所有鋰電池都要加導電添加劑，原來是加導電炭黑，現在用石墨烯替換炭黑，相對比較低端。三是直接在鋰電池正極表面進行包覆，因為鋰電正極材料是金屬氧化物，時間長之后會導致氧化，導電性減弱，石墨烯覆蓋后會解決該問題，提升微觀導電性，無法比擬宏觀的金屬導電性。四是直接作為電極材料的骨架，以此增加正極材料強度，同時使石墨烯成為了正極的骨骼，整體提升鋰電池壽命，提高微觀導電性和電池的安全性能，烯儲霸王使用的是第四種方法。”

據悉，被命名為“烯儲霸王”的石墨烯充電電池，是碳世紀繼去年全球首款石墨烯空氣凈化器與全球首個石墨烯高端產業應用——“石墨烯表面波探測技術”發布之后的又一重大產品。

石墨烯鋰離子充電電池烯儲霸王是標準5號電池，直徑為14.5mm，高度50mm。5號電池在很多小電器和數碼產品中廣泛使用，為家庭必備電池，此后還將推出7號電池。

更為詳盡的性能指標是，烯儲霸王與普通5號電池相比優勢明顯，每節電池額定電壓為1.9V，即電池的放電平臺電壓為1.9V，比普通干電池的1.5V高0.2v，可以帶來更強勁的動力。另外，與普通充電的鎳氫電池相比，在正確的充放電條件下，循環壽命高達3萬次，普通充電的鎳氫電池充電次數為1000次。工作溫度為-40℃～65℃，普通鎳氫電池工作環境0℃～40℃，普通鋰電池工作環境為-10℃～40℃。

據了解，當電池在超出工作環境范圍溫度時，就會造成電池電壓過低，達不到電器用電要求時，最直接的表現是直接關機或停用。

閆立群介紹，“普通的干電池是鋅錳電池，是用碳做正極，用鋅筒做負極。普通鋰電池主要以磷酸鐵鋰做正極，石墨做負極。烯儲霸王是石墨烯改性的鈦酸鋰負極鋰電池，磷酸鐵鋰做正極，采用石墨烯包覆的鈦酸鋰材料做為電池負極（普通鋰電池負極是碳，普通干電池負極是鋅片），大大提高了電子導電率，能夠快速充電。石墨烯包覆后的鈦酸鋰和電池中的電解液反應時的產氣率大大降低，有效提高了電池的高溫循環壽命。”

避開創新型公司“求大求全”的心理，碳世紀這次的產品非常接地氣，它首先選擇了5號充電電池作為創新的切入點，從小處著手，以小搏大，進而延伸至石墨烯儲能的其他模式創新之中。閆立群干脆地強調，民用電池為人們所需要，能夠立馬就用得上，“我們的石墨烯應用產品都是能夠直接投入市場的，并且方便實現量產”。

在他看來，科學技術要轉為生產力才能改變人們的生活，從而為人們的幸福做出貢獻。碳世紀始終堅持并踐行的一份夢想就是運用石墨烯把科學發現轉化為生產力，真正的實現“科學與技術讓人們的生活更美好”。

創新：石墨烯應用技術接連發布

作為中關村豐臺園的一家高新技術企業，碳世紀只專注于石墨烯工業化生產和石墨烯下游應用技術及產品的研發與產業實踐。

作為一家新材料研發和制備公司，碳世紀的團隊具備極強的科研和創新精神。在做足了石墨烯制取和創新的技術積累基礎上，這家公司正在以每兩三個月為周期發布一項石墨烯應用的創新技術，令業界不可小覷。

截至目前，碳世紀已建成全球首條石墨烯（單層碳原子）噸級示范生產線，成功研制的新技術和新產品應用分別為石墨烯光致電推動技術、石墨烯發動機油節能改進劑、超級電容器用石墨烯改性活性炭、石墨烯改性塑料、石墨烯空氣凈化系列產品和技術、石墨烯表面波探測技術等。

以石墨烯空氣凈化系列產品為例，公司技術團隊利用石墨烯對活性炭進行改性，在不破壞活性炭內部結構的情況下，增加了活性炭表面官能團的含量和表面活性位點，進而提高了活性炭對有毒氣體的吸附效率和吸附量，也避免了普通活性炭物理吸附造成的二次污染。相同質量的石墨烯與吸附炭，石墨烯對甲醛的飽和吸收量是吸附炭飽和吸收量的116倍。1個小時時間內，碳世紀在30m3空間中測試濾網對甲醛的吸附效果，發現使用石墨烯濾網后甲醛的吸附效果提高40%。

除此之外，最令人記憶深刻的是石墨烯表面波探測技術的發布。這一技術是石墨烯表面形成的波在探測技術方面的應用。這一技術的優勢在于利用石墨烯超高的靈敏度和超快的響應速度，從而替代基于傳統SPR技術的探測系統。據碳世紀研發人員透露，該公司研發的石墨烯表面波探測技術，遠高于SPR的響應速度和靈敏度，能夠為科學研究提供更加準確、快捷的數據信息，從而極大地提高探測技術在科技、醫療、安防等行業中的應用效果，甚至幫助特殊人群完成“不可能完成的任務”。

談到該技術原理，閆立群強調，聾啞人嘗試說話時，雖然無法通過聲帶振動發出聲音，但卻會和健全人說話時一樣，會產生濕潤的氣流。在探測窗口的傳感器上有一層石墨烯膜，它能夠捕捉到人們說話時嘴中氣體濕度的細微變化。隨后，后臺的識別程序能夠將發出不同詞句時的濕度頻率數據轉換成相對應的語言信息，借助音響設備發聲，就能幫助聾啞人用常人的聲音表達自己，讓人們“聽”懂聾啞人說話了。

在投資商的大力追捧下，相信碳世紀的創新技術和應用產品將發揮出巨大的商業與社會價值，在全球石墨烯技術革命中增添一筆絢麗的華章。