下一個熱點會是石墨烯電動車嗎？

日前，在第57屆日本電池大會上，華為中央研究院瓦特實驗室宣布在鋰離子電池領域實現重大研究突破，將推出業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。這款電池以石墨烯為基礎的耐高溫技術，將鋰離子上限使用溫度提高10℃。

南方日報記者了解到，這個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池是基站備用電源，嚴格來說是用石墨烯散熱，還不是石墨烯電池。這一研究成果將給通信基站的儲能業務帶來革新，可用於無人機、電動車。不過，目前華為公布的資料並未提及該技術已經應用到手機上。

深圳化學化工學會理事長、深圳大學化學與環境工程學院教授劉劍洪表示，前沿的科學研究引領產業的方向，但材料研究十年磨一劍，真正的產業化應用還有很長的路要走。

石墨烯隻作為散熱材料

石墨烯是什麼？石墨烯號稱新材料之王，是世界上最薄、導電性能最強的材料，隻有一顆原子厚度，被認為有望改變整個科技產業。2004年，英國曼徹斯特大學兩位教授成功從石墨中分離到石墨烯，並因此榮獲2010年諾貝爾物理學獎。

而華為正是在去年宣布與曼徹斯特大學合作研究石墨烯的應用，共同開發ICT領域的下一代高性能技術。南方日報記者了解到，華為與曼徹斯特大學的項目合作期初定為兩年，將研究如何將石墨烯領域的突破性成果應用於消費電子產品和移動通信設備。

據華為微信公眾號發布的視頻介紹，基於該技術的高溫鋰離子電子電池，使用上限溫度提升10℃，使用壽命提升到高溫鋰電的2倍。即使在氣候炎熱、停電較為頻繁的非洲、中東、東南亞部分地區，使用壽命可達到4年以上。這一技術突破還可廣泛應用於無人機，讓無人機完成暴晒下的探查作業、安全飛行。該技術還可用於電動車，在電動車在高溫環境中也能持久續航、自由加速。不過，這款高溫鋰離子電子電池，暫時沒有應用到手機上。

根據華為瓦特實驗室首席科學家李陽興博士的介紹，石墨烯基高溫鋰離子電池技術突破主要來自三個方面：在電解液中加入特殊添加劑，除去痕量水，避免電解液的高溫分解﹔電池正極選用改性的大單晶三元材料，提高材料的熱穩定性﹔採用新型材料石墨烯，可實現鋰離子電池與環境間的高效散熱。從李陽興的解釋看，三個方面的技術突破都是為了提高電池在高溫下的穩定性和安全性，這款電池依然是鋰離子電池，石墨烯只是在其中作為散熱材料。

按照華為的官方說法：“這一研究成果將給通信基站的儲能業務帶來革新。在炎熱地區使用該高溫鋰離子電池的外挂基站工作壽命可達4年以上。石墨烯基鋰離子電池也將助力電動車在高溫環境下持久續航，以及無人機高溫發熱下的安全飛行。”

並未大量投入產業化運營

石墨烯的“神奇”並不局限於新型電池。

華為公司創始人任正非早在2014年6月接受南方日報等媒體專訪時就曾多次談到石墨烯，並認為“石墨烯時代將顛覆硅時代”。

未來，石墨烯如果取代硅，有可能徹底改變數量龐大的各種應用，從智能手機到計算機芯片等，都將發生革命性的變化。

早在2011年，IBM沃森研究中心的科學家就在《Science》上發文宣布，他們成功研制出了首款由石墨烯圓片制成的集成電路，這一成果也被評為了2011年全球十大科學新聞之一。

今年初，深圳華訊方舟科技宣布，他們成功研發出世界首塊石墨烯太赫茲芯片。“不過，該芯片成本非常高，實驗室成本要20萬美元，未達到量產階段，我們還會繼續堅持研發。”華訊方舟創始人吳光勝告訴記者。

在電池領域，石墨烯作為新型的鋰電池負極材料，為智能電子設備、電動車等供電，有望解決蓄電能力的問題。“國外一些研發機構號稱可提升5倍的電池容量。”中國石墨烯產業奠基人、深圳石墨烯協會會長馮冠平說。

“發熱應用是目前石墨烯應用中有望最先實現大規模民用的領域，諸如智能發熱服、智能暖貼、智能理療護具、節能環保等。”馮冠平說，石墨烯如何實現民用及產業化一直是業內難題，目前為這一產業尋找應用方向最關鍵。

馮冠平等專家稱，石墨烯產業現在卡在了應用不足上面。在市場上石墨烯下游產業鏈尚未形成，目前還處於前期專利布局期，對石墨烯需求最大的也僅僅是各大科研院所和實驗室，並沒有大量石墨烯投入產業化運營。

“石墨烯最大的危機是，如果3年內找不到大規模的應用，投資近20億元的幾家企業將面臨倒閉。”馮冠平認為。

民用領域具巨大應用潛力

根據《中國制造2025》重點領域技術路線圖（2015版），中國石墨烯產業未來十年的總體目標是“2020年形成百億產業規模，2025年整體產業規模突破千億”。

《廣東省工業企業創新驅動發展工作方案（2016—2018年）》明確提出了將推動高端新型電子信息、生物醫藥、半導體照明（LED）、新材料、新硬件等產業成為新的支柱產業。此外，廣東將圍繞制造業重大共性需求創建三大國家制造業創新中心，新材料技術位列其一。

記者對比廣深等地的戰略性新興產業方案發現，不少產業布局與石墨烯密切相關，例如新材料、新能源、節能環保、新一代信息技術。一旦石墨烯技術突圍，將帶動一大批先進產業發展。《中國制造2025深圳行動計劃》已將推進新材料的研發及產業化納入重點領域。石墨烯應用技術研發公共平台建設還被納入重點項目。

伴隨著華為高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池問世引發的產業熱潮，深圳市先進石墨烯應用技術研究院主辦的導熱石墨烯項目投資協議簽約儀式日前舉行。“石墨烯在電子信息、新能源、航空航天、生物醫藥等國防和民用領域具有巨大應用潛力。”深圳市政府副秘書長蔡文沁在會上表示，深圳市高度重視包括石墨烯在內的新材料產業的發展，近年來石墨烯基礎研究、產業化、人才培養和創新載體建設方面積極布局。

記者了解到，深圳還在爭取國家石墨烯創新中心的落戶，致力於石墨烯產業的創新和應用。

事實上，以深圳為代表的珠三角城市有著廣闊的石墨烯應用市場，在能源、新材料、電子信息、可穿戴設備、電動汽車等諸多領域產業基礎好。（記者 鄭佳欣 馬芳 陳思勤 張瑋 蘇梓威 譚亦芳）