石墨烯是最近一兩年非常火熱的概念,，它已經(jīng)逐漸取代“納米材料”,，成了商家熱炒,、媒體報道,、老百姓不知所云的又一種高科技,。有關石墨烯手機,、石墨烯電池之類的報道層出不窮,，普通人常常被“充電十分鐘能跑1000公里”,、“中東油霸要完“之類的標題所吸引，但是讀罷依然不知道石墨烯到底是個什么鬼,。
要了解石墨烯,，就要從石墨烯被發(fā)現(xiàn)的過程說起。
石墨烯的發(fā)現(xiàn)：撕膠帶撕出諾貝爾獎
2004年,，英國曼徹斯特大學的物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,，成功從石墨中分離出石墨烯，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎,。他們的制備方法聽起來非常不可思議,，沒有用到什么高大上的精密儀器，而是撕膠帶撕出來的,。
這兩位科學家將石墨薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上,，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二,。重復N次之后,，薄片越來越薄，最終撕剩下的是僅由一層碳原子構成的薄片,，這就是石墨烯,。當然，個中過程顯然沒有我們說得那么輕松,，要知道1毫米厚的石墨片大約包含300萬層石墨烯,。撕膠帶撕出一個諾貝爾獎，這兩位科學家可真太會玩了,，跟他們比起來,，撕名牌撕兄弟什么的全都弱爆了。
從石墨烯被發(fā)現(xiàn)的過程里,，我們可以了解到石墨烯最突出的一個特點,，僅由一層碳原子組成。也就是說,，石墨烯是一種網(wǎng)狀的二維材料,，而且這張網(wǎng)的厚度僅僅相當于一個碳原子的直徑。同時,，這張網(wǎng)上的每一個網(wǎng)格都是正六邊形,，正六邊形的每一個角上都是一個碳原子,。石墨烯的結構并不復雜，不過科學家告訴我們,，得益于這些特點,，石墨烯是目前世上最薄卻也是最堅硬的材料，幾乎完全透明,。同時它的導電性和導熱性極強,，是目前世上電阻率最小的材料。
眾多的優(yōu)點決定了石墨烯是一種前景極為廣闊的材料,，在各行各業(yè)都能得到應用,。在電動汽車領域，石墨烯材料除了能夠降低車身重量,，更受關注的應用是利用其優(yōu)良的導電性來提高動力電池的性能,。但是在此之前，首先要解決的是石墨烯的制造問題,。
天然氣制石墨烯：這才是正道,？
一般來說，石墨烯的制造方法包括機械剝離法,、氧化還原法,、溶劑剝離法，以及化學氣相沉積法(CVD),。
機械剝離法是一種純物理的手段,，比如最初發(fā)現(xiàn)石墨烯時撕膠帶，就是一種機械剝離法,。這種方法的缺點是生產(chǎn)率極低,，無法應用于大規(guī)模生產(chǎn)。
氧化還原法成本較低,，是目前制造石墨烯的最主要方法,。不過這種方法在制造過程中會用到大量的濃硫酸，大概1000噸濃硫酸才能制得1噸石墨烯,，同時會產(chǎn)生大量的廢酸,，對環(huán)境造成嚴重的污染。
溶劑剝離法和化學氣相沉積法（CVD）比較復雜,，其原理太過專業(yè)（我才不會承認是我沒看明白），這里就不跟大家細說了,。這兩種方法的共同的缺點是成本較高,。
目前國內(nèi)石墨烯行業(yè)看似火熱，但是很大程度上是依賴氧化還原法這種粗放,、不環(huán)保的方法,，來獲取成本相對低廉的石墨烯,。類似的情況我們已經(jīng)見識過很多次了，比如光伏產(chǎn)業(yè),，最后的產(chǎn)品是環(huán)保的,，但是在制造過程中會產(chǎn)生大量的污染，所以國外的產(chǎn)量不大,，中國企業(yè)一看有利可圖,，就一窩蜂上馬光伏項目，最后中國以犧牲自己的環(huán)境為代價向世界提供了廉價的太陽能面板,。在石墨烯行業(yè),，中國的企業(yè)又要再次發(fā)揚這種國際主義精神了嗎？
從小我們就被教育,，要走可持續(xù)發(fā)展之路,，不能先污染后治理。道理大家都懂,，但到了現(xiàn)實當中,，依然是每天被污染包圍。石墨烯行業(yè)不能再重蹈覆轍了,，得走一條無污染的正道,。那石墨烯行業(yè)的正道是什么呢？
科學技術是第一生產(chǎn)力,，也是發(fā)展石墨烯的正道,。中國的石墨烯行業(yè)雖然火熱，但研究水平并不高,。不過,，現(xiàn)在的很多中國企業(yè)是不差錢的，既然外國人能買咱們的資源,，那咱們也能買他們的技術,。總部位于香港的正道集團就正在做這件事,。
正道集團目前還不為人所知,，但是其幕后掌舵者仰融在中國汽車界可是一位傳奇性的人物。仰融的正道集團將目標瞄準了當前正火爆的電動汽車,，但與那些熱衷于大Pad的競爭者不同,，正道集團并不突出互聯(lián)網(wǎng)元素，它的核心在于其石墨烯電池技術,。
正道集團的石墨烯技術得益于與頂尖學術機構的合作,，它與美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）合作建立了UCLA-正道石墨烯研究中心。這一合作的成果就是以天然氣為原料,，利用化學氣相沉積法（CVD）制造石墨烯,，這是一種真正環(huán)保的低成本,、單層石墨烯大規(guī)模量產(chǎn)工藝及技術。
有了先進的石墨烯制造技術,，正道集團可以說已經(jīng)拿到了通向電動汽車未來的鑰匙,。而在應用層面，正道集團正在加快把石墨烯和傳統(tǒng)動力電池相結合的步伐,。
正道的電池技術：從鈦酸鋰到石墨烯
在電池技術上,，正道集團所選擇的技術路線是先發(fā)展較為成熟的鈦酸鋰電池；然后以石墨烯對其加以改進,，開發(fā)出鈦酸鋰石墨烯電池,；最后研發(fā)出更加先進的石墨烯鋰硫電池。
鈦酸鋰電池
正道集團目前的電池產(chǎn)品主要是鈦酸鋰電池,。和常見的磷酸鐵鋰電池,、三元鋰電池相比，鈦酸鋰電池的優(yōu)勢在于：循環(huán)壽命長,，超過35000次,，其它鋰電池則小于5000次；工作溫度范圍廣,，在-30℃的環(huán)境中依然能正常工作,；快充能力強，70kWh的電池只需10分鐘即可100%充滿,。但是鈦酸鋰電池也有其缺點,，那就是能量密度低，只能達到80Wh/kg,，而三元鋰電池的能量密度已經(jīng)超過了150Wh/kg,。
基于鈦酸鋰電池的特點，正道集團在現(xiàn)階段主要發(fā)展純電動公交車,。它們的純電動公交車不走尋常路,，電池電量為70kWh，續(xù)航里程僅有50km上下,，可供公交車行駛完單程線路,。抵達終點后，利用直流快充樁10分鐘充滿電,，就可重新上路了,。
這種設計對電池電量要求低，一方面有效降低了純電動公交車的采購成本,，要知道,，續(xù)航250km的電動公交車價格一般在200萬元以上；另一方面,，減少了電池所占用的重量和空間,，提高了電動公交車的載客量。同時,，這樣一來也規(guī)避了鈦酸鋰電池能量密度低的缺點,，充分發(fā)揮了其循環(huán)壽命長、快充能力強的優(yōu)勢,。
國家目前對大功率充電站有很多補貼,。按照正道集團的設計，在公交車的終點站需要建一座含3個充電樁,、6個充電槍的充電站,。建站的成本大約是300多萬元，而國家的補貼可以達到200多萬元,，客戶只需要花費幾十萬元,。
鈦酸鋰石墨烯電池
正道集團已經(jīng)利用其石墨烯技術方面的優(yōu)勢，對鈦酸鋰電池加以改進,，成功開發(fā)出石墨烯增強鈦酸鋰電池,。這種電池能量密度增加到了120Wh/kg，快速充電時間則大幅縮短了70%,，低溫條件下的性能也進一步增強,。
石墨烯鋰硫電池
鋰硫電池是以硫作為正極材料的一種電池，其理論能量密度高達2600Wh/kg,。不夠,，由于硫的導電性差等原因，鋰硫電池還存在許多問題,。不過,，在其中加入石墨烯之后，鋰硫電池的能量密度雖然有所降低,，但存在的問題都能得到有效的解決,，石墨烯鋰硫電池或許就是電動汽車的終極解決方案。
在石墨烯鋰硫電池的研發(fā)上,，正道集團與美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）合作建立的UCLA-正道石墨烯研究中心再次發(fā)揮了巨大的作用,，該中心目前已經(jīng)制造出了石墨烯鋰硫電池樣品，能量密度達到了300Wh/kg,。
在今后幾年之內(nèi),，正道集團的石墨烯鋰硫電池的能量密度還將持續(xù)提升。以此為基礎,，正道集團也將進入乘用車領域,，在2018-2020年正式推出采用增程式混合動力的轎車和SUV產(chǎn)品。
編輯點評：電池是電動汽車的核心，也是解決里程焦慮問題的關鍵,。目前三元鋰電池,、磷酸鐵鋰電池的進步是一種量變，而石墨烯電池帶來的則將是質(zhì)變,。在眾多企業(yè)的推動之下,，這種質(zhì)變有望早日到來。