第 344 章 石墨烯电池
石墨烯这种材料非常特殊，它的原子排列是二维的，这就导致了它的层数不同，表现出来的物理性能也完全不同。
按照物理学界的规则，把只有一层原子排列的石墨烯称为单层石墨烯、拥有两层原子排列的称为双层石墨烯，十层以下的称为少层石墨烯，十层以上的自然就是多层石墨烯。
多层石墨烯很多厂商都可以量产，但是用途也不是很大，石墨烯的层数越多，导电性越弱，十层以上几乎没有导电性，所以多层石墨烯的用途不是很大。
但是到了十层以下的少层石墨烯，到了这个程度，石墨烯的导电性和吸附性就会大大增强，成为半导体。
但是真正厉害的还是单层和双层石墨烯，这两种石墨烯才是未来的材料，但是目前只能在实验室的特殊环境下生产，而且价格贵的离谱。根据2016年《自然》杂志的估计，在老美实验室，1克石墨烯的制备成本高达615万美元。但是就是这仅仅1克单晶石墨烯，却可以铺平300多平米的操场。单晶石墨烯是目前发现最可靠常温超导材料。
石墨烯会根据层数的增加，导电性也会增加，十层以上基本上绝缘体。到了双层和单层，根据石墨烯结构的变化，电阻会降到几乎为零。
而夹在中间的少层石墨烯恰好处于半导体状态，少层石墨烯是生产石墨烯锂电池和碳基芯片的绝佳材料。
而这次王立诚教授的团队搞出来的是少层石墨烯的量产方案。根据王立诚教授的介绍，这次之所以能够找到少层石墨烯的制备方案，是因为奇迹投资的超算立下了大功。研究人员在使用穷举法计算石墨烯作为锂电池负极材料的可能性时，结果非常意外地计算出来了少层石墨烯制备方案中，碳化硅外延法实验的可能数据。
而负责这项计算的研究员，又恰好算是王立诚刚刚招聘的计算材料学的实验记录员。这名研究员也许是刚刚入职，所以在记录计算数据时，偶然间看到这组数据，于是回去后就立刻向自己的上级申请了实验验证，结果一下子就生产出了十层以下的少层石墨烯。
碳化硅外延法是通过在超高真空的高温环境下，使硅原子升华脱离材料，剩下的碳原子通过自组形式重构，从而得到基于碳化硅衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯，而且成本比使用其他方法制备的石墨烯在成本是具有更大的优势。
介绍到这里，王立诚教授奉承道：“这还得多亏了李总不计成本地投入，多次为我们的实验室增添新的设备，我们才能在这么短的时间内，验证超算的给出的计算结果。在此我代表实验室全体人员，向李总表示感谢。谢谢李总！”
说着，王立诚教授郑重地向李月祺鞠躬表示感谢，李月祺立刻扶住王教授道：“王教授、王教授，你这么做就显得是太客气了，大家都说一家人。再说了，您是长辈，这么做不是折我的寿吗？”
其实王立诚真的很感激李月祺，如果没有他的入股，并且大力扶持，自己含辛茹苦大半生的心血可能就要付之东流，哪能像现在这样，一边教书，一边继续从事自己所喜欢的研究事业。
现在自己的团队出了成果，少层石墨烯量产制备技术，是目前任何国家都急需的尖端科技，其背后的产业价值更加难以估量。
李月祺安抚了有些激动的王教授后，又问道：“那我们实验室目前最新技术能够做到哪种程度？成本如何？”
王教授继续介绍道：“目前奇迹新能源实验室的石墨烯制备技术最低可以达3层石墨烯，这是少层石墨烯的极限数值，再往下双层和单层石墨烯量产技术，目前还没有攻克。
由于双层和单层石墨烯与少层石墨烯理论上已经不是一种东西，双层石墨烯的物理性能更接近于金属。而到了单层石墨烯，则基本就是传说中常温超导的概念，要攻克这两只种石墨烯还需要更大规模的投入。
至于成本吗，这要看石墨烯的薄片面积大小。其中粉末状的成本最低，也最不值钱。但是如果能够达到1平方米级别的薄片，那每克的成本都在百万元以上。但是如果是平方分米级别的石墨烯，每克的成本只需要几百元。
而根据我们的计算，用于生产石墨烯电池的面积，只需要做到每块10平方厘米大小，每克的成本只需要十几元。如果在流水线上量产的话，还可以继续降低。”
说着，王立诚教授吩咐助手，拿过来一个电池状的东西，递给李月祺道：“李总，这是我们使用实验室制备三层石墨烯制造的石墨烯电池，使用钴镍锰锂的粉末作为电池的正极，石墨作为电池的负极。使用石墨烯作为为基础的微型超级电容器。
说白了，这就是一块使用三层石墨烯作为吸附工具的三元锂电池，但是根据我们的实验，这块4000毫安时的电池，在充电功率足够的情况下，可以在1分钟内将电池能充满。”
这些不但李月祺惊呆了。和李月祺一起来到新能源实验室的高管们也惊呆了，一分钟充满一块电池？这已经不是黑科技了，这他喵的是外星科技吧？现在智能机的SOC和其他元器件的性能越来越强，屏幕也越来越大。结果就是手机耗电量越来越大，掉电速度越来越快。
以前2500毫安时能用一天的智能手机，现在4000毫安时都只能坚持不到10个小时了。而与此同时呢，手机的充电功率虽然提升也很快，但即使配备快充的手机，也需要一两个小时才能充满。（2016年的数据）
如果在工作日出现那种一晚上忘了给手机充电的那种情况，那起码也得难受一整天。
如果奇迹公司的三层石墨烯能够量产，别的应用先不说，光是电池快充一个方向的应用，其产生的经济效益就高达千亿以上。
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按照物理学界的规则，把只有一层原子排列的石墨烯称为单层石墨烯、拥有两层原子排列的称为双层石墨烯，十层以下的称为少层石墨烯，十层以上的自然就是多层石墨烯。
多层石墨烯很多厂商都可以量产，但是用途也不是很大，石墨烯的层数越多，导电性越弱，十层以上几乎没有导电性，所以多层石墨烯的用途不是很大。
但是到了十层以下的少层石墨烯，到了这个程度，石墨烯的导电性和吸附性就会大大增强，成为半导体。
但是真正厉害的还是单层和双层石墨烯，这两种石墨烯才是未来的材料，但是目前只能在实验室的特殊环境下生产，而且价格贵的离谱。根据2016年《自然》杂志的估计，在老美实验室，1克石墨烯的制备成本高达615万美元。但是就是这仅仅1克单晶石墨烯，却可以铺平300多平米的操场。单晶石墨烯是目前发现最可靠常温超导材料。
石墨烯会根据层数的增加，导电性也会增加，十层以上基本上绝缘体。到了双层和单层，根据石墨烯结构的变化，电阻会降到几乎为零。
而夹在中间的少层石墨烯恰好处于半导体状态，少层石墨烯是生产石墨烯锂电池和碳基芯片的绝佳材料。
而这次王立诚教授的团队搞出来的是少层石墨烯的量产方案。根据王立诚教授的介绍，这次之所以能够找到少层石墨烯的制备方案，是因为奇迹投资的超算立下了大功。研究人员在使用穷举法计算石墨烯作为锂电池负极材料的可能性时，结果非常意外地计算出来了少层石墨烯制备方案中，碳化硅外延法实验的可能数据。
而负责这项计算的研究员，又恰好算是王立诚刚刚招聘的计算材料学的实验记录员。这名研究员也许是刚刚入职，所以在记录计算数据时，偶然间看到这组数据，于是回去后就立刻向自己的上级申请了实验验证，结果一下子就生产出了十层以下的少层石墨烯。
碳化硅外延法是通过在超高真空的高温环境下，使硅原子升华脱离材料，剩下的碳原子通过自组形式重构，从而得到基于碳化硅衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯，而且成本比使用其他方法制备的石墨烯在成本是具有更大的优势。
介绍到这里，王立诚教授奉承道：“这还得多亏了李总不计成本地投入，多次为我们的实验室增添新的设备，我们才能在这么短的时间内，验证超算的给出的计算结果。在此我代表实验室全体人员，向李总表示感谢。谢谢李总！”
说着，王立诚教授郑重地向李月祺鞠躬表示感谢，李月祺立刻扶住王教授道：“王教授、王教授，你这么做就显得是太客气了，大家都说一家人。再说了，您是长辈，这么做不是折我的寿吗？”
其实王立诚真的很感激李月祺，如果没有他的入股，并且大力扶持，自己含辛茹苦大半生的心血可能就要付之东流，哪能像现在这样，一边教书，一边继续从事自己所喜欢的研究事业。
现在自己的团队出了成果，少层石墨烯量产制备技术，是目前任何国家都急需的尖端科技，其背后的产业价值更加难以估量。
李月祺安抚了有些激动的王教授后，又问道：“那我们实验室目前最新技术能够做到哪种程度？成本如何？”
王教授继续介绍道：“目前奇迹新能源实验室的石墨烯制备技术最低可以达3层石墨烯，这是少层石墨烯的极限数值，再往下双层和单层石墨烯量产技术，目前还没有攻克。
由于双层和单层石墨烯与少层石墨烯理论上已经不是一种东西，双层石墨烯的物理性能更接近于金属。而到了单层石墨烯，则基本就是传说中常温超导的概念，要攻克这两只种石墨烯还需要更大规模的投入。
至于成本吗，这要看石墨烯的薄片面积大小。其中粉末状的成本最低，也最不值钱。但是如果能够达到1平方米级别的薄片，那每克的成本都在百万元以上。但是如果是平方分米级别的石墨烯，每克的成本只需要几百元。
而根据我们的计算，用于生产石墨烯电池的面积，只需要做到每块10平方厘米大小，每克的成本只需要十几元。如果在流水线上量产的话，还可以继续降低。”
说着，王立诚教授吩咐助手，拿过来一个电池状的东西，递给李月祺道：“李总，这是我们使用实验室制备三层石墨烯制造的石墨烯电池，使用钴镍锰锂的粉末作为电池的正极，石墨作为电池的负极。使用石墨烯作为为基础的微型超级电容器。
说白了，这就是一块使用三层石墨烯作为吸附工具的三元锂电池，但是根据我们的实验，这块4000毫安时的电池，在充电功率足够的情况下，可以在1分钟内将电池能充满。”
这些不但李月祺惊呆了。和李月祺一起来到新能源实验室的高管们也惊呆了，一分钟充满一块电池？这已经不是黑科技了，这他喵的是外星科技吧？现在智能机的SOC和其他元器件的性能越来越强，屏幕也越来越大。结果就是手机耗电量越来越大，掉电速度越来越快。
以前2500毫安时能用一天的智能手机，现在4000毫安时都只能坚持不到10个小时了。而与此同时呢，手机的充电功率虽然提升也很快，但即使配备快充的手机，也需要一两个小时才能充满。（2016年的数据）
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