如何解读新闻「中国科学家研制出石墨烯超强电池：充电 7 秒续航 35 公里」？ 第1页

谢没邀。

本人对此项工作的看法是：实验室中某领域的较大的进步，但是意义主要限于该领域内，而且想要工业实用化困难较多，短期内应用的希望不大。

评论将主要分为两部分，第一部分针对新闻报道本身，第二部分针对文章中报道的工作。

另外，求知乎日报不要收录，谢谢。

（PART I）不负责任的记者，又一次写出了谣言式的新闻

"中国科学家研制出石墨烯超强电池：充电7秒续航35公里

2015/12/19 00:18 原标题：充电7秒钟、续航35公里：我国科学家成功研制石墨烯超强电池

上海12月18日电（记者王XX）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。"

首先我想说的是，（超级）电容（Supercapacitor）是电容，电池（Battery）是电池，它们根本不是一个东西，请不要无限制把它们混淆。电容反应速度快，因此功率性能好，但是能量密度远低于一般的电池。此文中的工作，可以把电容的能量密度提高到40Wh/kg（铅酸电池的程度）同时功率性能又不错，的确是不小一个进步了。

但是你要说它想取代现在的锂离子电池，呵呵。

“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。”

其实这里也说明白了，电容就是电容，不是电池。但是目前混动汽车上用的最多的还是锂电（不需举例）、铅酸（启停用）和镍氢（比如丰田Prius），超级电容因为能量密度太低，一般还只是用作辅助功率吸收的用途，在汽车中相比于电池基本仍处于从属地位。

我想请大家看看这篇文章，里面通篇说用的材料是ordered mesoporous carbon (OMC)，有序介孔炭，没说是石墨烯，不知道为什么记者非要往石墨烯上靠。下图都是文章中截取的，请大家自行观看。

而且本文中的graphene（石墨烯）出现的仅有几次，都只是graphene-like structure，人家作者压根没说自己做的是石墨烯好吗？

“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。”

原文如下所示：其实人家作者也说了，OMC材料不太导电，得用氮掺杂来改性。要知道石墨烯整天被大家热炒，导电最好，强度最高，当然还有那个天下大谬的“最硬”。其实这也说明了一个问题，如果这OMC（有序介孔炭）真的是石墨烯的话，你这个材料不掺氮时不太导电又怎么解释呢？反正人家作者的确没说这是石墨烯啊，是你记者说的。

“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。（完）”

这次的文章中，总算报出了一个体积能量密度，数值比起同类产品来说是有突破的，使用水体系的电解液安全性不错也是事实。可惜这个低成本制备，文章中并没有体现，从现在用工艺上看，和低成本恐怕是八杆子打不着，这个将主要在第二部分介绍。

相比铅酸和镍氢电池，光从账面性能来看，该电容已经有了很强的竞争力，因此如果不考虑成本和工业化难度的话，可能文章说的是对的。

小结：记者又一次混淆了电容和电池，并且成功的替原文作者把自己的材料说成了石墨烯，而且文章中就没有一处提到“充7秒跑35公里”，是不知道这些记者是从哪里得来的数据，如何杜撰出的这些信息，一次又一次引起社会各界的兴奋与恐慌。

包括前几天，那条钒电池的新闻，我就觉得搞笑了，液流电池几个化工大罐子，能用在汽车上背着到处跑么？这不笑话么，结果一条条新闻还生生说什么取代锂离子电池跑1000公里，还跟有那么回事一样。安安静静的做电站储能的美男子不好么……

因此我认为很多记者、媒体的科学素养急待加强，需要有更强的责任心。或者说，提高科学素养是我们国家，全民族都应该重视的一件任务。

(PART II)实验室中的性能突破，但说工业化还为时尚早

本文在炭基材料超级电容器上，通过掺氮，使得有序介孔炭材料具有了电化学活性，具有赝电容的工作能力，而且在能量密度上达到了铅酸电池的41Wh/kg，功率更是保持了超级电容中一贯的优势。文章中详细的表征了该材料的电化学性能，在不同种电解液中的工作能力，反应机理等等，此处我也不一一详解了，总之，说它在超级电容领域，实现了突破，是不夸张的。

但是说它想要实用化呢？我这里有几个问题。

（1）成本

文章中使用的制备工艺1是典型的模板法：

用SiO2模板，然后CVD用CH4和NH3做碳氮源，长出材料，再用氢氟酸腐蚀掉模板，得到材料，不仅如此，之后还要用浓硝酸处理，提高氮含量。

你知道这套工艺量产材料有多贵么？

你知道这套工艺量产材料有多贵么？

你知道这套工艺量产材料有多贵么？

重要的事情要说三遍。

实际上，SiO2模板来产材料，产率一定不高，模板制备就有一定成本。然后CVD制备材料，如果你的材料是论重量而不是论面积来生产，那成本一定妥妥的是醉了的节奏；之后还要用剧毒的氢氟酸来腐蚀，危险的东西防护成本有多高大家想想，最后还有个浓硝酸处理，嗯……环评过起来一定很困难。

在这套技术在实验室里很普遍，做研究没有问题，但如果非说它明天就实用化，嗯，做梦呢……

当然了，本文作者也说了他们还采用了相对更为经济(inexpensive)的工艺，大概就是不用模板了，直接做溶胶凝胶，然后再CVD合成。

问题还是：溶胶凝胶对于工业也不是什么便宜货，然后还是用CVD.....反正你成本上就是没竞争力。

说到这里，很多人可能不服气，说笔者吃不到葡萄说葡萄酸，成本问题随着技术发展是可以解决的。但是我想说的是，关键还是要看你的新技术要取代的旧体系是什么：如果是一个原有技术昂贵，那你的技术贵一点是比较好说的；但是如果取代的是现有的大规模生产的非常便宜的东西（这些各种碳系材料），即使你的新产品性能真的有飞跃，先老老实实算算经济账，然后再行动研发投资扩产什么的，也是绝对不是坑人的。

（2）电极制备工艺

该文使用的工艺是把活性材料与可压缩的石墨烯泡沫（做集流体）挤压在一起，没加添加剂，制成的极片。

可见使用的并不是传统的金属集流体。实际上，3D石墨烯泡沫具有很大的比表面积，以及相应带来的良好的三维导电网络，用这样的集流体会给材料的性能带来很多加成，在这方面中科院金属所成会明院士组有不少工作可以参考。因此这里的一大问题就是：为什么不用传统的集流体，而是使用了石墨烯泡沫来测试该材料的电性能？如果用传统集流体，测出的性能会不会更具有参考比较价值？

（3）整体定位

虽然我们的记者朋友已经为该材料定了一个“充7秒跑35公里”的性，但是我觉得我们应该看看作者对于自己工作的展望。

对于超级电容方面的应用，该作者意味深长地用了一个词，叫potentially可以和电池来竞争。

所以作者也没说它一定要和电池短兵相接嘛，先做好电容领域中的老大其实是比较实际的。

而且最后这个可以与铅酸、镍氢匹敌的评价后，最后谈到锂离子，作者非常客观的用了一个词： perhaps。

至少我们可以这么认为，如果它想去取代锂离子，难度比前几种要大的多。

所以其实作者对于该电容的定位其实非常清晰，不清晰的恐怕是新闻的制作人而已。

（4）科研VS工业

其它几位朋友在这里也说了，实验室里做出来的东西往往要花很久才能工业化，而有些技术甚至受至于技术路线等因素，永远不可能工业化都没准。我从来不认为科研不重要，但是我觉得国家应该加大力度扶持那些可以中试化，有产业化前景的技术，这才是工业升级，做强中国制造的正路，因此我也很期待该项技术可以早些中试化，能够大批量做出高一致性、可靠性、成本和性能具有一定竞争力的产品。

因此一切的一切将如何发展，让我们拭目以待吧。

PS：充电7秒钟跑35公里，我是感觉这个数字算的很有趣，还是7的倍数呢……

好的，折合一秒钟跑5公里，如果是一般的家用电动轿车，一度电跑7~8公里，咱就按10公里算吧，1秒钟充电得要0.5度，1kWh=3600kWs 也就是功率达到1800kW，嗯，不烧了才怪……