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石墨烯電池?操作專有名詞唬人已經成為行銷新趨勢

2019-08-15 18:43經濟日報 邱四珍

媒體報導三星將推新機30分鐘充飽電池,甚至傳出最快明年推出配備「石墨烯電池」的智慧手機,不到半小時就能充飽電池;更早之前也有網路新聞傳出石墨烯電池充電10分鐘電動車可以跑1000公里,三星「石墨烯電池」將掀起新能源革命。這些報導證明了一件事:操作專有名詞唬人已經成為行銷新趨勢!

那麼到底什麼是石墨烯?什麼又是石墨烯電池?為什麼說這些廠商操作專有名詞唬人呢?

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<新聞連結>

https://money.udn.com/money/story/5648/3989631

https://kknews.cc/tech/p9q5q5e.html

知識力專家社群創辦人曲建仲表示,碳原子排列成「鑽石結構」就稱為「鑽石(Diamond)」;單層的碳原子如果整齊排列成六邊形就稱為「石墨烯(Graphene)」;許多層石墨烯堆疊起來就形成「石墨(Graphite)」;碳原子排列成六邊形管狀就形成「奈米碳管(CNT:Carbon Nano Tube)」;如果碳原子亂七八糟排列不整齊,則變成我們平常烤肉使用的「木炭(Charcoal)」或工業上用的「碳黑(Carbon black)」,看起來原子怎麼排列價錢差很多呢。

<圖片連結>

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diamond_Cubic-F_lattice_animation.gif

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Graphen.jpg

https://simple.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanotube#/media/File:Eight_Allotropes_of_Carbon.png

這裡要特別強調,科學上定義只有「單層的碳原子」排列成六邊形才叫「石墨烯」,如果是幾百層幾千層,那就只能叫做「石墨」或「石墨粉」。

所謂的「石墨烯電池」完整的名稱應該叫「石墨烯基鋰電池」,其實就是一種鋰電池,那麼為什麼要叫「石墨烯基」呢?

曲建仲強調,鋰電池主要的結構有陽極(負極)材料、陰極(正極)材料、電解質三個部分,其中陰極就是我們常聽到的鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、磷酸鋰鐵等;陽極通常使用石墨嵌入鋰離子;而碳只是鋰電池的「微量添加物」,它不能用來儲存電能,也就是並不會增加鋰電池的容量。

由於陰極材料通常是以粉末的形式存在,因此鋰電池製造時必須在陰極材料(鋰鈷氧化物粉末)加入膠水才能固定在鋁箔基材上,但是膠水導電性不好,必須加入「碳黑(碳粉)」來增加導電性,後來發現「石墨烯」的導電性更好,因此使用石墨烯來取代碳黑可以加快充電速度,原理就是這麼簡單。

問題是只有「單層的碳原子」排列成六邊形才叫「石墨烯」,我們平常用瓦斯加熱時在鍋底會留下黑黑的粉末,裡面其實就有極微量的奈米碳管或石墨烯這些東西,但是工業上要大量生產高純度的奈米碳管或石墨烯很困難,成本很高,結局製造出來的東西一定大部分是許多層石墨烯堆疊起來的「石墨粉」,只含有少量的「石墨烯」,用這些石墨粉的確會增加導電性,但是效果有沒有石墨烯這麼好,那就不一定了。

明明大部分是「石墨粉」,為什麼要叫做「石墨烯電池」呢?因為發現石墨烯結構的科學家在2010年拿到諾貝爾獎,而且「烯」這個字大部分人不認識,叫石墨烯電池會讓人覺得那又是什麼偉大的黑科技,如果叫「石墨電池」或「石墨粉電池」不就遜掉了嗎?

曲建仲說明,新聞裡提到的手機快充主要靠得還是增加功率,因為功率=電壓(水壓)X電流(水流),要讓桶子快滿的方法是增加水壓和水流,因此快充的方法就是增加電壓和電流,也就是增加功率。

一般我們用USB充電時電壓只有5伏特,電流只有1安培,因此功率只有5瓦,大約2小時才能充滿;快充就是用大電壓大電流來充電,例如:三星Note 10+今年正式推出45瓦的快充技術,可能就是用15伏特3安培充電,只需要30分鐘就能充滿,再加上明年開發出石墨「粉」電池增加導電性,要縮短到30分鐘內應該不是什麼難事,沒什麼可以大驚小怪的。

不過要留意一般手機的USB只支援5伏特,因此只有支援大電壓15伏特充電的手機才能用這個技術來快充;此外高電流充電的下場就是縮短鋰電池的壽命,也就是可能要常常換電池,這樣是不是值得就看消費者怎麼想了。

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