中国科学家研制出石墨烯电池?来看看科学杂志原文到底怎么说!

李浩晨

【第一电动网】(特约作者 李浩晨)在这些年里,相信很多人都见过不少关于石墨烯这样的新闻:“特斯拉也望尘莫及:石墨烯电池充电8分钟可跑1000公里”,“石墨烯充电只需5秒钟”,“韩国发明石墨烯电池,电动汽车充电只需16秒”……最新的这篇新闻“中国科学家研制出石墨烯超强电池:充电7秒续航35公里”,对里面的一部分内容做了标记,简单地做个评论。

18日,记者从中科院上海硅酸盐所获悉,该所科学家已研制出一种高性能超级电容器电极材料——氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料具有极佳的电化学储能特性,可用作电动车的“超强电池”:充电只需7秒钟,即可续航35公里。相关研究成果已于18日发表在世界顶级期刊《科学》上。超级电容器,是介于传统电容器和电池之间的一种电化学储能装置。由于具有功率密度高、循环寿命长、安全可靠等特点,现已广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域。如何让超级电容器兼具高功率、高能量,长期以来科学家并没有找到理想材料。为破解这一难题,中科院上海硅酸盐所联合北京大学、美国宾夕法尼亚大学展开持续攻关。黄富强研究团队最终发现,石墨烯是超级电容器电极的最佳选择。通过反复试验、设计、合成,黄富强研究团队发现,氮掺杂有序介孔石墨烯的性能表现最佳。不仅能实现高能量密度、高功率密度,而且还可以通过使用水基电解液,做到无毒、环保、价格低廉、安全可靠。据介绍,该新型石墨烯超级电容器体积轻巧、不易燃也不易爆,可采用低成本制备,实现规模生产。因性能较铅酸、镍氢等电池有明显的竞争优势,且在快速充放方面又远远优于锂电池,因此该“超级电池”可广泛应用于现有混合电动汽车、大功率输出设备的更新换代。

首先来看发表在《科学》杂志上的这篇论文,题目是Nitrogen-doped mesoporous carbon of extraordinary capacitance for electrochemical energy storage》,翻译过的大致意思是高电容氮掺杂介孔碳在电化学储能上的应用。虽然是Nitrogen-doped,即氮掺杂但没有提到graphene——石墨烯。读完全文后也会发现研究的材料是ordered mesoporous carbon,即有序介孔炭并非石墨烯。

中国科学家研制出石墨烯电池?来看看科学杂志原文到底怎么说!

其次,在给出了超级电容器定义的情况下,这篇关于超级电容器材料的研究在记者手下称为电池。在整片论文里写到的数据多是电容、储存比能之类。比如该材料在水性电解质中电容为855 F/g,比一般超级电容要高很多。储存比能能够达到41Wh/kg(19.5 Wh/L),跟铅酸电池差不多。然而并未出现任何关于充电只需7秒钟,即可续航35公里的内容。

中国科学家研制出石墨烯电池?来看看科学杂志原文到底怎么说!

最后,说到该材料的制作工艺。需要采用SiO2模板,CVD(化学气相沉积)工艺及设备,氢氟酸以及硝酸。在实验室里这些材料、工艺就成本不低,氢氟酸以及硝酸还有危险性。尤其在进行大规模工业化生产时无论从哪个环节看都谈不上无毒、环保、价格低廉、安全可靠。至于“可采用低成本制备,实现规模生产”从何谈起,文中提到“by combining chemical vapor deposition with a sol-gel process of inexpensive, environmentally friendly”,只是溶胶凝胶法与化学气相沉积结合相对制备经济、环境友好的意思。

中国科学家研制出石墨烯电池?来看看科学杂志原文到底怎么说!

本篇论文能够发表在科学上,已经说明了在该领域的学术水平。但从实验室阶段到工业化生产,这个过程需要不少的时间。《2015全球石墨烯产业研究报告》统计,中国不仅2012年底研究石墨烯的论文发表数目位列全球第一,而且近三年专利数量迅升首位,只是论文质量的创新性有待提高。就目前中国国内的情况而言,我注意到的现象是很多媒体记者炒作大于科研人员在背后地踏实科研。比如这样的新闻也不少,“美研制新超级电池几秒内完成充电,石墨烯概念股受益”、“石墨烯电池充电10分钟跑1000公里,七股将井喷”、“电动车充电只要一分钟?石墨烯概念股卷土重来”。

世界在变化,科学在发展。技术的多样性则意味着目前看似不可能的东西在未来也会变成可能。个人且先不对石墨烯在电池领域的未来前景妄下结论,但请一些媒体记者在现阶段对科学的报道要客观,不要见风就是雨,夸大其词。在报道前好好做一些功课,让新闻更加真实准确。类似事件不断发生意味着我国的科普还有很多的路要走,相关人员以及普通群众的科学素养也有待提高,避免闹出相信“一氧化二氢在中国大量使用正带来毁灭性后果”的笑话。

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