什么是石墨烯？石墨烯何时能代替手机锂电池？
来源：宝鄂实业
2019-04-07 21:01
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石墨烯到底是什么？
石墨烯是一种新型的二维材料。
那什么是二维呢？
我们知道，我们人类生活在其中的空间是三维的，每一个墙角都有3个相互垂直的方向，这就是三维空间的基本特征。
而对于一张纸来说，如果我们不考虑纸张的厚度，那么这张摊平了的纸可以用一个平面直角坐标系来覆盖，纸上的每一个点都有一个坐标，这个坐标只需要（X,Y)两个数字就够了，所以，一张纸是二维的。
石墨烯与纸也差不多，但石墨烯比纸张更薄，石墨烯的厚度可以看成近似为零，因为它只是一层单原子石墨。单个原子的半径在1个纳米左右，所以石墨烯可以被看成是一种纳米材料。
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石墨烯是20年前由英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆以及他的研究生们发现的。据说当时安德烈·海姆让他手下的一位中国留学生寻找石墨烯，但这个中国研究生做了几个月，分离出来的石墨的厚度始终停留在微米量级，距离纳米级别的单层石墨还有1000倍的差距。
就在这个进退两难的窘境里，安德烈·海姆的博士后康斯坦丁·诺沃肖突发奇想，他想到用胶带纸来撕石墨片层，最终也许可以得到单层石墨烯。他们就是用这样一个很“幼稚”的点子，制备出了世界上第一个二维的晶体物质石墨烯。
这个项目在得到了2010年的诺贝尔物理学奖后,引起了产业界的极大兴趣。
对于三星来说，他们宣布造出了石墨烯电池,这个新的石墨烯电池最大的优点是安全性和极高的充电速度。
什么是石墨烯电池？
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，这个薄膜的厚度只有一个碳原子的直径。
正如中国三星在微博里指出的那样，石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动而开发的一种电池。
据相关介绍，石墨烯电池12分钟就可以充满3000mAh+容量电池，因此可以实现真正的“快速充电”。
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那么，为什么锂离子可以在石墨烯表面之间快速穿梭呢？
公开资料显示，石墨烯的导电速度是硅的140倍，所以从这个意义上来说，快速充电也许与石墨烯的导电速度有关。
据报道，三星综合技术研究院的研究人员发现，利用二氧化碳气体他们可以把石墨烯做成爆米花的形状，他们把这种爆米花称为“石墨烯球”。把这些石墨烯球覆盖在电池电极的表面做成正极保护膜，这就可以提高充电速度。
一般的锂电池需要充电1小时也就是60分钟才能充满，而这种石墨烯电池则可以缩短为12分钟。用上了石墨烯的锂电池的充电速度变成原来的5倍，这简直就是把原来的羊肠小道变成了高速公路。
而且，相对一般锂电池来说，石墨烯电池的安全性也大大提高，它不会因为温度升高而出现传统锂电子那样发热起火的问题（三星的手机电池曾经发生过多起爆炸起火事件，所以三星对电池的安全性有着非常迫切的需求）。
石墨烯首次运用于手机
Mate系列是华为的成名之作，具有极致科技的研发基因，所以在每一代Mate产品上，华为都是倾注了全部心血。
此次发布会的主题是“A higher Intelligence”，亮点主打AI技术应用。而这一切都基于华为在上月推出的全新处理器麒麟980。它不仅是全球首款7nm制程工艺的移动端芯片，而且是全球首个内嵌双NPU(神经网络单元处理器)的芯片。
根据华为之前给出的数据，麒麟980的AI能力，对比骁龙845高出134%，能效高出88%。若与iPhone XS的A12芯片相比，业界著名分析师郭明錤认为，华为新推出的定制麒麟980芯片组正在缩小华为与苹果在用户体验方面的差距。
眼下，iPhone Xs已开售了一段时间，虽然自开售以来价格持续走低，但它的销量远超同期的产品，尤其是大屏幕的Max版本。此次华为也发布了7.2英寸更大屏幕的Mate 20 X，不仅如此，其还将业界期盼已久的石墨烯技术首次运用于手机中。
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石墨烯电池主要优势在于其使用寿命和充电速度。经过试验测试，石墨烯电池2000次充放电衰减率15%以内，同比普通锂电池约40~80%，充电速度5000毫安时的半小时可以充满，如果电路设计合适，理论上可以5秒以内充满。
Mate 20 X选择了超大容量的5000mAh(TYP)电池，虽然并非真正的石墨烯电池，但华为创造性地采用石墨烯技术+液冷散热系统(HUAWEI SuperCool)组合的散热系统，带来出众的急速冷却性能，让CPU和GPU可以持久保持火力全开状态，待机更长久，手机整体性能得到大幅提升。
此外，Mate 20 Pro支持15W无线快充技术，提供现阶段业界最快的无线充电速率。同时突破性地支持无线反向充电技术，可为其它部分无线充电产品进行充电。
所以，在智能手机待机这个痛点三星、苹果都无法很好解决的当下，对于石墨烯的首次开启无疑成为华为手机最大的优势。据悉，华为已在计划将该技术运用在其他产品上，目前已确认即将发布的荣耀旗舰手机Magic 2将会采用。
对于这个重大突破，华为瓦特实验室首席科学家李阳兴博士透露，突破主要来自三个方面：在电解液中加入特殊添加剂，除去痕量水，避免电解液的高温分解；电池正极选用改性的大单晶三元材料，提高材料的热稳定性；同时，采用新型材料石墨烯，可实现锂离子电池与环境间的高效散热。
