如何看待三星宣布開發出石墨烯電池？
近來三星開發出石墨烯電池的新聞又一次引爆了網路，好多人都來問我怎麼樣，那今天就聊聊這個技術。
本篇文章主要是用納米SiO2做基體，然後CVD在上面沉積長出多層的石墨烯，使SiO2球變成一個個「爆米花」狀的芯部為SiOx，表面為一層層石墨烯的複合材料，他們將其命名為石墨烯球——Graphene Ball。然後該球在文章中，他們主要探索了兩種用法：一為複合於NMC正極材料表面做導電極，可以降低傳統導電碳的用量，從而提高正極塊材的最終體積能量密度，二是經鋰化處理後直接用作負極材料，仍然沒有脫離大家對於石墨烯用於鋰電池的一般認識：導電劑與活性材料。
而在此時問題就來了，石墨烯是該複合材料球GB中的一部分，然後在整體電池中使用量並不高，以石墨烯來命名該電池是不合適的。而且你們看一下韓國人怎麼起的名：「石墨烯球用於鋰電（達成）快速和高體積能量密度」
PART I 先說當導電劑：
通過製備石墨烯球，該文製備了石墨烯球GB，可以實現很低的添加量達成良好的導電效果，因此其正極配方可以變為：97 wt% NCM active material, 0.5 wt%
super P, 1.0 wt% GB, and 1.5 wt% polymeric binder，而傳統上漿料中NCM的佔比一般為92%。因為導電碳材料用量的變少，可以使該部分的體積能量密度提高33%左右，使得最終的電池能量密度達到800WH/L，而目前的三元電池600~700WH/L的居多。這應該是其比較重要的貢獻：即讓石墨烯導電劑達到了實用化，克服了能量密度方面的問題。
作者也給出了該體系改性後的三元鋰電循環性能、高溫性能方面的改善，文章里都有圖，我就不展開講了。
然而：
1） CVD做導電劑成本有多高？我實在不想每次都拿這說事，但是不說也不行啊。
2） SP圖11中，作為對照樣的傳統NCM性能差成這樣。。。5C不到60？
PART II 再說做負極
石墨烯當然理論上是可以做負極的，實際上嘛，也不是不能做。本文中，作者把合成的GB直接拿來做負極了，這樣做了一個NCM-GB（正極導電極）/GB（負極）的石墨烯佔比很高的全電池，綜合性能是不錯，大家有興趣可以看看。
不過問題在於：這樣的一個全電池有點為了石墨烯而石墨烯，即就是為了把石墨烯用上，把其它幾個關鍵因素仍然犧牲了不少。
作者自己都老實給出了石墨烯球GB需要鋰化解決首次效率的問題，真實用起來，石墨烯球成本一定很高，還需要鋰化，那。。。我為什麼不用便宜的石墨，不用容量可能更高的硅呢？
PART III 沒完
本來不想寫的這麼尖銳，然而仔細看了文章後，還是感覺不吐不快。
大家可以看看本文作者給出的NCM複合GB/不複合GB的0.1C和1C首周充放電曲線。
可以看到：NCM 0.1C第一周充電，恆壓平台不見了？然後放電容量高於充電容量？首次效率10X%?另外該NCM1C克容量只有150左右？是不是對照樣性能也太爛了。
再然後，為什麼給出的數據都是只有放電容量的，充電容量呢？以及對於一個新的複合體系（而且大概率副反應很大），第一周的CV為什麼也沒有呢？
我真不太明白，期待韓國技術人員的解答。
仔細看了三星的這篇文章，有幾個點想說一下吧。
（1）」方法和原料「就決定了這不可能是個」工業化的方案「
製備這個石墨烯球方法是CVD（化學氣相沉積），方法本身」貴+設備要求高「，以至於難擴大化生產。
文章中具體是使用」甲烷和氫氣「混合氣體作為前驅體，在納米級的二氧化硅顆粒上生長石墨烯，加熱溫度是1000℃。從原料上看，甲烷和氫氣的成本就高的可怕，而且易燃易爆。差不多相當於把一個液化氣罐放到1000度的環境中，進行反應。
而且，氧化硅的CVD方法製備石墨烯，並不算新鮮。
（2）所製備的不是石墨烯
下圖是文獻中的示意圖，注意看，所謂的石墨烯球（graphene ball），實質是」石墨烯包敷的氧化硅「。
其中，氧化硅的質量大約佔到一半（57.5%）
（3）所謂」石墨烯球「在電池中的作用
分為兩部分
在正極中，活性材料是較為常見的LiNiCoMnO，而」石墨烯球「只是作為了」導電劑「，加入量在1%左右。
在負極中，」石墨烯球「直接作為電極材料，容量在類似paper級別算是中規中矩，716mAh/g。同時，首次庫倫效率很差44%。44%，意味著著電解液中有一半以上的鋰離子耗費在了SEI和副反應上，並沒有真正起到作用。因為石墨烯之類的碳材料，比表面積大，就具有更大面積的SEI膜和更多的副反應，因此，首次庫倫效率低是天生的缺陷。
一般工業中電池負極的碳材料，首次庫倫效率都要達到95%，甚至以上。
為了使數據好看，這篇文章採用了」預鋰化「的方法。意思是在測試前，先把這個負極拿過來充好電，讓副反應充分發生了，這樣再組裝成全電池，就可以實現一個很高的庫倫效率（93%）。
」預鋰化「雖然能讓數據好看，但是操作起來相當麻煩。
（4）新聞中報道的」12分鐘充滿電「是怎麼回事？
讓我們繼續看這篇paper：電池12分鐘充滿，也就是」5C測試條件「。在電池測試中，1C代表著電池從滿電用1小時放完，5C就是五分之一小時放完電，即12分鐘左右。但快速充放電的後果就是，鋰離子在電極材料中不能充分進入/脫出，從而造成了容量的下降。
在paper的性能測試中，5C的條件下，電池容量僅有100mAh/g，只有0.1C時的一半
而且，實話說，這個性能，與其他的」實驗室條件「測試的材料相比，並不算優秀。
結論
（1）在實驗室級別，材料的表現中規中矩。甚至，在創新性上，似乎還不太夠Nature子刊的檔次。
（2）工業化？有點難，不論是原料、方法和性能，都不是奔著工業化去的。
謝劉博邀。
就目前為止我了解到的業內信息，石墨烯都是作為導電劑的存在添加在正負極中，添加比例約1.5%上下浮動。所以很難講石墨烯電池到底是什麼，光是添加了石墨烯導電劑的話應該沒有辦法就命名為石墨烯電池的。
而上述工藝僅增加倍率性能，對目前國家比較關心的克容量幾乎沒有影響。
而且目前石墨烯高昂的價格，我很難想像會大量添加。前段時間蘇州納米跑來我集團招投，我有幸參與項目評審，目前對方報生產成本約50萬一噸，即使借用我省低廉的電費投產，下降幅度也有限。在這個成本為王的劣化競爭年代，光提高倍率不能提高克容量降低成本，還是蠻難推廣應用的。
所以比起石墨烯，我更看好硅碳負極帶來的變革。目前幾個主流企業的硅碳小樣扣電做下來負極首次最高可以到600，首效差不多90%，當然還有待改進，但已經是蠻大的突破。
對於石墨烯負極，知乎上都已經有好多靠譜答案了，我再多說也沒什麼新意，況且還可能會被高工鋰電直接copy過去當作自己的文章發出來。
石墨烯別的什麼都不說，價格擺在哪裡，真要做土豪電池嗎？好啊，做好了直接用在下一代特斯拉roadster上，干翻法拉利跑車。三星加油！Hwaiting!
媒體工作者一旦開始閱讀文獻，天天出黑科技
我認真答題的答案，零贊，逼乎藥丸
http://www.nature.com/articles/s41467-017-01823-7
感謝開放獲取，看完了正文，SI，PR
1、這玩意嚴格說不能叫石墨烯，沒看到經典的拉曼圖對比
2、正極沒用高鎳，最終97的活性物質含量和4.0的壓實密度各位跑產線的應該知道算高算低，同樣，做全電時候的正極塗布也是低了點
3、做負極的時候可以看成是高含碳的SiOx，壓實也是低點
4、電化學預鋰化，三星是真不怕麻煩
5、各位自己有料的可以把包碳的硅氧料過一下篩子，細粉扔三元漿料里試試效果
最後，用在導電添加劑，這東西算是實現了三維的，當然如果有非模板三維石墨(烯)更好
用在負極，日後改進壓實密度還能量產的話可以跟S H O 掰一掰
其實三星這個專利只能算是個實驗室專利，石墨烯板塊股票的解讀對這件事的意義有些誇大，有見利好出貨的嫌疑，從商業、產業的角度來看，三星這個實驗結果對電池技術革命的意義並不是特別大。
先大概說下商業領域對專利的大致分類：
1, 實驗室專利，即科研機構、高校院所的科研人員通過實驗設備在實驗室中通過小/微 型化流程得出來的成果，以發表論文為結果總結，這類專利並不能直接投入到生產中、不能夠直接轉化為生產力，也很難獲得專利費收入，因為當這類專利的相關產品等到大規模投入量產時，基本都是幾十年後了，專利保護期已經到期了，而且這種專利也容易被對手繞開，日本企業的多數專利都是這種專利以及設計專利，收不了幾個錢。SAIT(三星綜合研究院)這次申請的石墨球烯負極電池專利也是這種實驗室專利。
2, 工廠專利，就是把實驗室技術轉化為中試、再到工業大規模生產的專利，是工廠工程師們、技術工人們通過技術積累、生產試驗總結得出來的結果，有時不一定能在原理上得到充分論證。量產的放大過程最個艱難漫長而且耗費資源巨大的過程，這種基於工廠量產技術的專利在商業、投資、經濟、產業領域的價值非常大。這類專利的申請、審核背後有則複雜的商業考量。有的工廠專利在申請時會刻意隱瞞一些資料，避免讓競爭對手知道更多的內容，有的工廠專利在申請時會加入更多的專利捆綁，目的是卡死未來潛在對手的模仿路線。另外，有些技術細節在申請專利時就不容易成文地書寫出來。還有跟多的工廠專利基於工藝保密，根本就不會申請專利，比如半導體Fab中的那些製程技術。
3. 設計專利，比如一些外觀設計、工具外形設計等等。大家印象比較深的就是蘋果手機的圓角矩形外觀專利。
4.標準專利，比如高通對在3G，4G，5G通信協議中的各項標準細節申請的專利。這類專利最容易變成搖錢樹，也是各大專利流氓公司收購投資的對象。如果純粹從賺錢的角度來講，這類專利的價值甚至超過工廠專利。
三星的石墨球烯電池 只是在實驗室中合成製造的，並沒有進行小試，更別說中試了，離大規模工業化生產還遠著呢？
而且三星這項技術對電池的性能提升並不算翻天覆地，按照5C的充電原則來講，12分鐘充電速度相比現行的三元鋰電池也只能算是大幅提升，科技革命還談不上。更何況工業大規模量產後的產品性能通常會低於實驗室結構。
還有，這塊電池的理想工作條件是60℃以下，感覺離動力車的工作環境要求還有些差距。
SAIT的這項石墨球烯電池專利並沒有設計任何標準、協議，對未來的行業發展並沒有什麼約束作用。
說下這項石墨球烯實驗室專利未來轉化為大規模工業化生產的可行性。三星綜合研究院以微小的SiO2顆粒為基板，通過CVD（化學氣相沉積法）合成出石墨球烯，目前CVD（化學氣相沉積法）在石墨烯研究中屬於綜合成本比較高的方法，這在大規模商業應用上已經有點陰影了。另外，碳元素的沉積條件要經過1000℃高溫，這在實驗室中可以通過昂貴的實驗室設備進行精確控制，但到了大規模工業生產時，在1000℃高溫下對流程進行精確控制，設備、工藝成本難以想像。
總的來說，這個技術路線離量產仍然很遙遠。雖然三星很擅長把實驗室技術轉化為工廠技術，但這個專利感覺離大規模量產太遠了，起碼設備成本上很難壓下來，上下游設備產業鏈都還沒有形成，而且理論上的生產速率也不夠快，綜合成本壓下來絕不是3、5年能夠做到的，即便成本壓下來了，用CVD法大批量造出來的石墨層的良率的提升也是漫長的過程。
備份專用微博號：在貴州吃臘肉666
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特地去看了下Nature，文章里有一段話：
Remarkably, the increase in NCM content (92?wt%?→?97?wt%) enabled by the enhanced conductivity due to the integrated GB increased the volumetric capacity of the electrode by ~33.3%; at the given gravimetric capacity of 190?mAh?g?1, the GB-NCM (97?wt% active material) and pristine NCM (92?wt% active material) electrodes delivered 760 and 570?mAh?cc?1, respectively (Supplementary Table 2). For reference, the tap densities of NCM in both electrodes were 4.0 and 3.0?g?cc?1, respectively. This large difference originates from the low density of super P; even a small change in the super P content leads to a significant difference in the tap density of the active material. In fact, the increased volumetric capacity on the cathode side has a drastic effect on the full-cell energy density, as will be noted when the GB anode is described.
這裡顯示，媒體鼓吹的容量提升多少多少，實際上是對於電極片的提升比，放大到整個電池上就比較小了。
當然，不能否認三星在電池上的深入研究，這個石墨烯球對於充電倍率的提升還是很厲害的，只是目前還僅有扣電數據，不知道全電池會怎麼樣（扣電塗的比較薄，壓的也比較松，與全電池差異蠻大的，扣電數據只能做參考）。
還是期待後續大容量全電池的數據吧。
此電池應該是三星應韓國軍方要求研發的應對中國新建國產航母的武器。
爆炸威力更強了！堪比核武器！可以摧毀整座樓！
謝邀。
化學充電電池自誕生以來距今已超過160年，一百多年來無數科技大師絞盡腦汁希望能克服其能量密度過低、充電時間過長、循環及低溫衰減嚴重、成本高壽命低等一系列致命缺陷，然而他們的科學研究和工程技術實踐卻反覆證明了這些致命缺陷不可克服。
因為這些致命缺陷是由化學充電電池的基礎技術原理決定的，改進材料和工藝只可能稍有改善，而不可能根本解決。任何所謂「高科技」都不可能突破基礎科學理論的制約。
近年來隨著電動汽車被熱炒，一大堆「高新科技」名詞不斷湧現，什麼石墨烯、納米點、鋁空氣、超級電容、無線充電等等不一而足，幾乎每年都有關於化學充電電池取得巨大技術突破的新聞，然而如果追問何時能量產實際應用，你一般都會得到5至10年後的答案。其實這些科技噱頭只不過是某些「科研工作者」利用大眾和官員缺乏基本科學技術素養的弱點，打著「高科技」幌子的賣拐行為而已。
從技術理論上看，使用石墨烯這種材料對於化學充電電池的電化學反應原理不會帶來任何改變，這也就註定了其只能是扯蛋。
三星股價暴跌，召開緊急會議。
會議結束後，石墨烯電池閃耀登場！首先，這就是一個研究。其次，相關的研究（利用石墨烯，碳管修飾電極提升電池性能）報道已經很多了。每年都有很多報道，利用什麼技術電池充電速度多塊，容量多高的。然後呢？吃瓜群眾們看看就好，不用高潮。
這麼多年了，碳納米管的價格現在已經降下來了，但是最便宜的工業多壁碳納米管還是要幾塊錢1g。這還是沒有處理的，表面處理的價格就蹭蹭蹭往上漲。石墨烯就更不用說了，用石墨烯搞電池，不是說不可以，這個成本還是蠻高的。報道也說了，需要很久才能投產。
我老婆原來在一個國內很大的鉛蓄電池廠工作，也用過將碳納米管加到電極材料中。效果說還是有的，價格就有點坑。個人不看好這個。
我現在還是認為石墨烯就是一個泡沫。對，就是說的這麼直白！我也做過幾年石墨烯，碳管的研究。石墨烯是一種區別與現有材料的特殊材料。它的使用形式或者使用場合肯定是和現有產品和製品不一致的。我一直認為在現有產品中直接加一點石墨烯，碳管是很傻的行為。最能實現石墨烯優異性能的是找到一種新的形式，新的產品(個人觀點，輕噴)。
對負極不太懂，但是對於這篇文章中的NCM正極來講，同意 @蘇傑 的觀點，文中的GB作為導電添加劑的作用比較多
想強答一波
認真讀了一下，從性能上講，還是不錯的
高溫5C能到500圈
但是這張HAADF（下圖中的e），感覺怪怪的
偷偷量了一下lattice spacing，和我印象中層狀結構的0.47 nm差別有點大，希望是圖像轉換過程中帶來的誤差
既然形成了尖晶石相，為啥voltage profile中沒有對應的特徵平台呢
另外，知乎有做全電池的大佬嗎？幫忙看看這個負極漿料配方以及電解液配方，有啥玄機
再者，NC如今把peer review放在了SI里，這才是一篇文章的重點呀
推薦大伙兒看看
一篇納米論文而已啊，沒啥需要「大驚小怪」的，《Science》上石墨烯主題用於所謂的「去鹽」、「海水淡化」的文章也有好幾篇了，姿勢比這《NC》高的不知那裡去了。然後就沒有然後了。
以我多年被割韭菜的經驗來看，電池突破的新聞不是99%，而是100%可以全部當放屁。
無論他怎麼吹，但是距離有質的提升的石墨烯電池，還有非常遠的路要走
三星經過了手機電池爆炸事件後，終於成為了一個軍工企業。
同意樓上媒體-文獻觀點。媒體工作者報道相關信息時一定要有一點基本的科學常識——不要見得風就得雨，首先要會自己評估信息。
文獻中講的「意義」「顯著性」「相關」……都是好商量的，使用模型不同參數不同甚至實驗當天星座運勢不同都可能對實驗結果產生一定影響，乃至產生截然相反的結論。
例子太好找了，華法林抗血小板使用過程中需監測INR，2-3天/次最佳，同時指南推薦起始劑量2.5mg左右。CYP2C9*3/*3患者起始劑量1mg以下。
市區患者離醫院近，查著方便，一周來個兩三次，調劑量控制的很好。
郊區患者離醫院遠，查著不方便，一個月來一次，多多少少出血了。
於是乎，弄個二把刀做個CYP2C19*3基因型頻率與經濟水平相關性，豈不搞個大新聞？
具體到這個三喪電池上，文獻有了，水平如何，能不能工業化，已有高票答案，此處不再贅述。
另，千萬別教無良寫手上知網，否則天天都是氣功找礦/戴三個iWatch合成……你懂我的意思吧。
不吹牛，我做的鈉離子電池和鉀離子電池，容量和循環穩定性都比這個高...
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