珠三角观察|华为新技术电池还没用到手机上,但石墨烯真的将改变世界

珠三角观察
2016-12-05 17:04
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“华为石墨烯电池”这两天刷爆了朋友圈。只有一个原子厚度的石墨烯,有望带出万亿级产业。在这项科技竞赛中,以华为为代表,珠三角创新企业跑在了全世界的最前面。

“华为石墨烯电池20秒充满电,电池寿命翻倍,耐热度提高10℃……再也不怕手机爆炸了!”这个信息经自媒体传播后,这两天刷爆了朋友圈。

前几天,在第57届日本电池大会上,华为中央研究院瓦特实验室宣布在锂离子电池领域实现重大研究突破,推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池。这款电池以石墨烯为基础的耐高温技术,将锂离子上限使用温度提高10℃。

不过,我们了解到,这个高温长寿命石墨烯基锂离子电池是基站备用电源,严格来说是用石墨烯散热,还不是石墨烯电池。这一研究成果将给通信基站的储能业务带来革新,可用于无人机、电动车。从华为披露的信息看,并未提及该电池将应用到手机上。

华为公司创始人任正非早在2014年6月接受南方日报等媒体专访时就曾多次谈到石墨烯,并认为“硅时代的成功佼佼者最有希望成为石墨烯时代中的佼佼者”、“石墨烯这个新技术在世界上的发展不是小公司能做到的”。

华为何时才能开发出真正用于手机的石墨烯电池?从硅时代到石墨烯时代,新材料石墨烯将如何改变世界?拥有华为的广东,在石墨烯新产业上能不能再进一步,建起“石墨烯之谷”?

12月1日,华为公司官方网站、微信公众号公布了华为推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池的消息。

石墨烯是什么?

石墨烯号称新材料之王,是世界上最薄、导电性能最强的材料,只有一颗原子厚度,被认为有望改变整个科技产业。

2004年,英国曼彻斯特大学两位教授成功从石墨中分离到石墨烯,并因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。

而华为,正是在去年宣布与曼彻斯特大学合作研究石墨烯的应用,共同开发ICT领域的下一代高性能技术。我们了解到,华为与曼彻斯特大学的项目合作期初定为两年,将研究如何将石墨烯领域的突破性成果应用于消费电子产品和移动通信设备。

据微信公众号“华为”发布的视频介绍,基于该技术的高温锂离子电子电池,使用上限温度提升10摄氏度,60摄氏度高温使用寿命提升到高温锂电的2倍。

即使在气候炎热、停电较为频繁的非洲、中东、东南亚部分地区,使用寿命可达到4年以上。

这一技术突破还可广泛应用于无人机,让无人机完成暴晒下的探查作业、安全飞行。

该技术还可用于电动车,使电动车在高温环境中也能持久续航、自由加速。

要逆天的节奏有木有!

从华为公布的视频看,这块电池是长这样的——

根据华为瓦特实验室首席科学家李阳兴博士的介绍,石墨烯基高温锂离子电池技术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;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。

从李阳兴的解释看,三个方面的技术突破都是为了提高电池在高温下的稳定性和安全性,三个方面相辅相成,三个技术叠加形成了石墨烯“超级电池”。这款电池依然是锂离子电池,石墨烯只是在其中作为散热材料。

李阳兴博士表示,“高温环境下的充放电测试表明,同等工作参数下,该石墨烯基高温锂离子电池的温升比普通锂离子电池降低5℃;60°C高温循环2000次,容量保持率仍超过70%;60℃高温存储200天,容量损失小于13%”。

按照华为的官方说法:“这一研究成果将给通信基站的储能业务带来革新。在炎热地区使用该高温锂离子电池的外挂基站工作寿命可达4年以上。石墨烯基锂离子电池也将助力电动车在高温环境下持久续航,以及无人机高温发热下的安全飞行。”

很遗憾,木有手机……

这项技术何时在智能手机上使用还不清楚。很多网友纷纷在华为的微信公众号上留言:

还有网友跑去问中科院的官方微博求科普:

华为官网还披露消息:去年,华为瓦特实验室在第56届日本电池大会上发布了5分钟即可充满3000mAh电池48%电量的快充技术成果,引起业界关注。据透露,华为快充电池已经商用,并将于今年12月底正式对外发布超级快充手机。

我们查阅去年的资料,华为当时表示该技术引入杂原子改变负极的石墨分子结构,并不会影响能量密度和使用寿命。这跟最新公布的石墨烯基高温锂离子电池技术也不相同。

20秒充满电的石墨烯电池还在人们的想象之中,但是超级快充手机可能真的快来了。

很多人可能还不知道,石墨烯将带来什么。石墨烯的“神奇”并不局限于新型电池。

华为公司创始人任正非早在2014年6月接受南方日报等媒体专访时就曾多次谈到石墨烯,并认为“这个时代将来最大的颠覆是石墨烯时代将颠覆硅时代”。

硅是信息时代的标志。生产CPU等芯片的半导体材料现阶段主要是晶体硅。

之前,任正非曾解释说,芯片有极限宽度,硅的极限是七纳米,已经临近边界,而石墨已经开始触及技术革命前沿。

未来,石墨烯如果取代硅,有可能彻底改变数量庞大的各种应用,从智能手机到计算机芯片等,都将发生革命性的变化。

早在2011年,IBM沃森研究中心的科学家就在《Science》上发文宣布,他们成功研制出了首款由石墨烯圆片制成的集成电路,这一成果也被评为了2011年全球十大科学新闻之一。

今年初,深圳华讯方舟科技宣布,他们成功研发出世界首块石墨烯太赫兹芯片。“不过,该芯片成本非常高,实验室成本要20万美元,未达到量产阶段,我们还会继续坚持研发。”华讯方舟创始人吴光胜告诉我们。

在电池领域,石墨烯作为新型的锂电池负极材料,为智能电子设备、电动车等供电,有望解决蓄电能力的问题。“国外一些研发机构号称可提升5倍的电池容量。”中国石墨烯产业奠基人、深圳石墨烯协会会长冯冠平说。

“只要添加一点石墨烯进入其他材料,就有可能产生意想不到的效果,是材料界引起革命性改变的‘超级材料’,堪称‘黑科技’。”冯冠平表示,石墨烯作为新型碳纳米材料,被科学家们称为“改变21世纪的材料”,有望成为下一个万亿级产业。

“发热应用是目前石墨烯应用中有望最先实现大规模民用的领域,诸如智能发热服、智能暖贴、智能理疗护具、节能环保等。”冯冠平说,石墨烯如何实现民用及产业化一直是业内难题,目前为这一产业寻找应用方向最关键。

冯冠平等专家告诉我们,石墨烯产业现在卡在了应用不足上面。在市场上石墨烯下游产业链尚未形成,目前还处于前期专利布局期,对石墨烯需求最大的也仅仅是各大科研院所和实验室,并没有大量石墨烯投入产业化运营。

“石墨烯最大的危机是,如果三年内找不到大规模的应用,投资近20亿元的几家企业将面临倒闭。”冯冠平认为。

在硅时代,美国先行一步,建起硅谷,继而成为信息时代科技创新的领跑者。

在石墨烯时代,在拥有华为的中国,能不能在广东建起石墨烯之谷呢?

众多广东的企业和机构,都在“抢跑”。

去年,全球首款石墨烯电子纸在广州宣布成功研发问世,标志着我国在石墨烯应用上已经走在了世界的前沿。

在石墨烯制备及锂离子电池应用有研究基础的深圳清华大学研究院等高校加快了研究力度。

能源汽车探索者比亚迪也开始全力研发石墨烯—磷酸铁锂电池。

深圳烯旺新材料科技股份有限公司自主研发的全球首款石墨烯智能理疗护腰去年上市,已在淘宝热卖。

《中国制造2025》提出将在“十三五”期间建成15个国家级制造业创新中心,作为国家重点实验室推动15个关键工业领域的基础技术研究向应用技术研究转化。其中,石墨烯作为唯一单列的战略性前沿材料榜上有名。

《广东省工业企业创新驱动发展工作方案(2016—2018年)》明确提出了将推动高端新型电子信息、生物医药、半导体照明(LED)、新材料、新硬件等产业成为新的支柱产业。此外,广东将围绕制造业重大共性需求创建三大国家制造业创新中心,新材料技术位列其一。

珠三角有着全国最好的石墨烯应用市场,在能源、新材料、电子信息、可穿戴设备、电动汽车等诸多领域产业基础好。

我们对比广深等地的战略性新兴产业方案发现,不少产业布局与石墨烯密切相关,例如新材料、新能源、节能环保、新一代信息技术。一旦石墨烯技术突围,将带动一大批先进产业发展。

《中国制造2025深圳行动计划》已将推进新材料的研发及产业化纳入重点领域。石墨烯应用技术研发公共平台建设还纳入重点项目。

深圳还在争取国家石墨烯创新中心的落户,致力于石墨烯产业的创新和应用。如果创新中心能够落户深圳,将会为深圳乃至广东的石墨烯产业化提供强大助力。

深圳市新材料行业协会秘书长李音告诉我们:“深圳在石墨烯领域的专利申请量与创新大国美国、以色列相近,有了这个基础,深圳的石墨烯发展也就不用再受到外国制约”。

石墨烯的前景让人看好,但是,真正变现,还有很长一段路要走。

例如,深圳南山一家工业无人机研制企业就遇过到这样的烦恼:用石墨烯作为工业无人机电池的原材料,各项理论参数都达标,续航时间是普通锂电池的好几倍,但飞机却飞不起来……

现在,华为站出来了。

就在半个月前,美国当地时间11月17日凌晨0点45分,在3GPP RAN187次会议的5G短码方案讨论中,经过艰苦卓绝的努力和万分残酷的竞争,华为的Polar Code(极化码)方案,最终获胜,成为5G控制信道eMBB场景编码最终方案。

3GPP RAN187次会议、极化码、eMBB场景编码……对吃瓜群众来说,字都认识,不明觉厉。

从5G技术到石墨烯电池,为什么是华为站了出来?

按照任正非的说法,华为“28年只对准一个城墙口冲锋”。

每年1000多亿元的“弹药量”炮轰“城墙口”,研发近600亿元,市场服务500亿元到600亿元,最终领先世界。

目前,华为的17.3万员工中,从事研究与开发的人员约7.9万名,约占公司总人数45%。在国产手机品牌中,华为的中国专利持有量高达49822件,占据国产手机专利的近半壁江山。

华为盯上石墨烯,也不是一天两天了。早在两年前,石墨烯就出现在华为的年报和任正非的讲话里。

我们查阅华为公司近年的年报,2014年年度报告中首次提及石墨烯,2015年年度报告两次提及石墨烯。

华为2014年年报指出:“从技术角度看, 新一轮的技术创新变革正处于爆发的前夜,跨学科的融合创新是核心特征。首先是材料领域,石墨烯和纳米技术已经取得很大的进展,非常有可能像硅一样成为新技术的引爆点。”

去年9月,任正非再次表示,未来10年至20年内将爆发一场技术革命,这场革命的特征之一就是石墨烯等的出现,电子技术将发生换代式改变。

任正非对石墨烯频频发声,足以证明华为对这一技术多么重视。

“华为在本行业逐步进入无人区,处在无人领航、无既定规则,无人跟随的困境。”今年5月30日召开的全国科技创新大会上,华为创始人任正非的这番感慨,我们记忆犹新。

在无人领航、无既定规则的石墨烯时代,华为会不会是成为新时代的领航者?

【记者】郑佳欣 马芳 陈思勤 张玮 苏梓威

【校对】华成民

编辑 丁晓然
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