鉅大LARGE | 點擊量：850次 | 2022年09月20日
我國石墨烯產(chǎn)業(yè)研發(fā)應(yīng)用活躍或引發(fā)電池產(chǎn)業(yè)大變革
于清教認(rèn)為，石墨烯在電池技術(shù)上的運用將給電池產(chǎn)業(yè)帶來大變革，但目前石墨烯電池尚未真正走進(jìn)市場，在人才培養(yǎng)、技術(shù)積累、盈利模式、品牌樹立等方面，仍有很長一段路要走。
2017年八月二十一日，幾位在石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用及發(fā)展領(lǐng)域有突出貢獻(xiàn)和獨到見解的專家就“軍民融合·石墨烯產(chǎn)業(yè)化的今天與明天”這一主題進(jìn)行了探討。
自從2004年被發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯因其獨特的性能優(yōu)勢引起了各界的高度關(guān)注。石墨烯墨烯是歷史上發(fā)現(xiàn)的首個二維原子晶體，接近透明卻異常柔韌，是目前發(fā)現(xiàn)的最薄，強度最大，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強的一種新型材料，那么這些爆表的性能能夠給石墨烯的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展打開什么產(chǎn)業(yè)化之路呢？石墨烯的產(chǎn)業(yè)化前景如何？
我國石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副秘書長侯士峰博士
我國石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副秘書長侯士峰博士認(rèn)為，石墨烯作為21世紀(jì)最具創(chuàng)新價值的超級新材料，在航天、太陽能電池、納米電子學(xué)、高性能納米電子器件、生物醫(yī)療、復(fù)合材料、場發(fā)射材料、氣體傳感器及能量存儲等專業(yè)科學(xué)領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。利用石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)出來的汽車電池，有望達(dá)到這樣驚人的效果：只充電幾分鐘，就可以讓汽車持續(xù)開行1000公里。這種技術(shù)在已經(jīng)在某些國家的科研機構(gòu)有所開展。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在侯士峰看來，目前制約石墨烯應(yīng)用的“痛點”，除了漫長的產(chǎn)品研發(fā)周期以及巨大的前期成本投入外，還存在不了解該如何將石墨烯與自身產(chǎn)品進(jìn)行有效結(jié)合的問題，存在應(yīng)用市場大、實際需求小等矛盾。軍民融合產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟橫跨政、產(chǎn)、學(xué)、研、、民用、金融等多方集合，有效整合公司、高校和科研機構(gòu)等圍繞軍民融合產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵問題，促進(jìn)石墨烯在低成本生產(chǎn)、、新能源等領(lǐng)域的推廣，在此基礎(chǔ)上，聯(lián)盟將定期開展石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用公司的融合對接，減少公司摸索的時間與成本，真正做出大家看得見摸得著的石墨烯產(chǎn)品。
上海華烯生物科技有限公司董事長趙猛博士
上海華烯生物科技有限公司董事長趙猛博士介紹，全球石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展形勢大好。石墨烯作為21世紀(jì)的新材料之王，它的出現(xiàn)必然會因其全世界的關(guān)注，這幾年全球各國都在積極布局這一有望改變未來的領(lǐng)域，美國作為科技強國自然不會放過這個難得的機會，包括IMB，因特爾，波音等國際大公司，開始投入大量的科研力量進(jìn)行石墨烯的研發(fā)。歐盟更是將石墨烯列為未來新興技術(shù)旗艦項目之一，計劃是年內(nèi)供應(yīng)十億歐元資助，將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度。在亞洲石墨烯的發(fā)展也極其活躍，韓國預(yù)計2012年至2018年，向石墨烯領(lǐng)域供應(yīng)總額為五億美元的資助，三星則在手機石墨烯芯片的應(yīng)用上投入巨大研發(fā)力量，日本眾多公司如日立、索尼、東芝等也投入了大量資金和人力從事石墨烯的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)。
石墨烯的相關(guān)研究也日益受到產(chǎn)油大國的高度重視，甚至上升到了國家政策的高度。在國內(nèi)，《我國制造2025》，十三五規(guī)劃，《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，我國工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、科技部印發(fā)《有關(guān)加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，都在推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
中科院山西煤化所炭材料重點實驗室課題組組長陳成猛
“我國處于石墨烯技術(shù)領(lǐng)先者的位置，專利受理數(shù)量大幅領(lǐng)先于其他各國，但卻普遍存在低成本量產(chǎn)難、推廣成本大、上游強下游弱的不爭事實?！敝锌圃荷轿髅夯坎牧现攸c實驗室課題組組長陳成猛補充說，過去受限于工藝不成熟、市場不成熟、生產(chǎn)線能力不足等因素，石墨烯成本昂貴，曾一度高達(dá)黃金價錢的幾十倍，導(dǎo)致無法量產(chǎn)。
當(dāng)然也有好的消息，陳成猛介紹，青島凱達(dá)宏業(yè)投資5000萬元開展了綠色、經(jīng)濟、便捷的高品質(zhì)石墨烯工業(yè)化量產(chǎn)技術(shù)，將于近期建成并投產(chǎn)規(guī)模為100噸/年粉體級、500噸/年漿料級特種石墨烯生產(chǎn)線，并成功應(yīng)用于超級電容器、鋰離子電池等產(chǎn)品的開發(fā)當(dāng)中。目前國內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)的公司很少，石墨烯成本實現(xiàn)大幅降低以后，石墨烯可以更多地應(yīng)用到相關(guān)產(chǎn)品上。隨著石墨烯量產(chǎn)的實現(xiàn)，未來，石墨烯產(chǎn)業(yè)化道路越走越寬廣。
東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院副院長孫立濤教授
東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院副院長孫立濤教授介紹，我國是目前石墨烯的開發(fā)和應(yīng)用最為活躍的國家之一。數(shù)據(jù)顯示，在所有國家中，我國無論是發(fā)表的石墨烯的專業(yè)論文、還是專利數(shù)量都是全球最多，世界上的第一條、第二條規(guī)?；氖┥a(chǎn)線也誕生在我國，與此同時，作為石墨烯原材料的石墨，我國也占到世界儲量的70%，這是我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的技術(shù)及資源優(yōu)勢。從政策環(huán)境來說，國家經(jīng)濟處在重要的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型期，要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，傳統(tǒng)材料面對迭代升級，這也為石墨烯的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展供應(yīng)了一個機遇，剛才專家也提到了《我國制造2025》，十三五規(guī)劃等等，都為我國石墨烯的產(chǎn)業(yè)化供應(yīng)了政策引導(dǎo)。
我國石墨烯近期重要應(yīng)用于復(fù)合材料、導(dǎo)電導(dǎo)熱涂層、超級電容器、鋰離子電池等，未來進(jìn)一步的發(fā)展可能是柔性顯示、太陽能、高性能芯片方面。孫立濤認(rèn)為，從技術(shù)環(huán)境來看，石墨烯已經(jīng)過了炒作的最熱時期，很多公司已經(jīng)將注意力從石墨烯的制備轉(zhuǎn)移到終端應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)爆發(fā)點已經(jīng)形成。
青島普泰新材料科技發(fā)展有限公司董事長陳業(yè)新博士
“目前石墨烯的多項科研成果已經(jīng)碩果累累，在頂端裝備、半導(dǎo)體、電力傳輸及電池等領(lǐng)域獲得了應(yīng)用?！鼻鄭u普泰新材料科技發(fā)展有限公司董事長陳業(yè)新博士表示，“我們軍民融合產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的的多加理事單位經(jīng)過共同的努力，已經(jīng)在多領(lǐng)域多方向的石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中突破了多項關(guān)鍵技術(shù)，占據(jù)全國乃至全球的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新制高點，持續(xù)開發(fā)突破了高品質(zhì)低成本的適合批量化制備的石墨烯納米片制備技術(shù)及高品質(zhì)低成本的適合批量化制備的石墨烯膜技術(shù)，開創(chuàng)了20多個石墨烯創(chuàng)新應(yīng)用研究方向，開發(fā)了30余種新材料，多項石墨烯科技成果已經(jīng)在民用及領(lǐng)域取得應(yīng)用，實現(xiàn)了多領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用?！?/p>
我國電池網(wǎng)創(chuàng)始人于清教表示，我國政府正把新能源汽車、儲能等作為新的工業(yè)政策“我國制造2025”的一部分，其中，新能源汽車保有量超過120萬輛。但隨著政策補貼退坡，新能源汽車市場的增速大不如前。而阻礙新能源汽車向私人領(lǐng)域全面普及的最重要因素就是動力鋰離子電池的續(xù)航以及安全問題。
石墨烯作為近年來科學(xué)研究的新寵兒，具有良好的導(dǎo)電性能和倍率性能，將其應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料中，可以大幅度提高負(fù)極材料的電容量和大倍率充放電性能。此外，石墨烯還可以用于改性其他非碳基負(fù)極材料。其優(yōu)勢重要體現(xiàn)在以下幾方面：1.石墨烯片層柔韌，可有效緩沖金屬類電極材料的體積膨脹；2.石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能可以增強金屬電極材料的電子傳輸能力；3.石墨烯表面的活化核點能控制在其表面生長的金屬氧化物顆粒保持在納米尺寸，改善材料的倍率性能；4.復(fù)合材料的比容量相有關(guān)純石墨烯有較大提高；5.金屬或金屬氧化物的納米顆粒能保護石墨烯表層，防止電解質(zhì)插入石墨烯片層導(dǎo)致電極材料剝落現(xiàn)象。此外，石墨烯在鋰離子電池正極材料改性及導(dǎo)電添加劑方面也有應(yīng)用。石墨烯二維高比表面積的特殊結(jié)構(gòu)以及其優(yōu)異的電子傳輸能力，能有效改善正極材料的導(dǎo)電性能，提高鋰離子的擴散傳輸能力。用石墨烯代替天然石墨、SuperP、乙炔黑等常用的電極材料導(dǎo)電添加劑，都能得到不錯的效果。
于清教認(rèn)為，我國目前的動力鋰離子電池公司，在產(chǎn)量和營收方面都取得了不錯的成績，但由于技術(shù)的困頓，在海外市場競爭力不足。可以預(yù)見，石墨烯在電池技術(shù)上的運用將給電池產(chǎn)業(yè)帶來大變革，但目前石墨烯電池尚未真正走進(jìn)市場，在人才培養(yǎng)、技術(shù)積累、盈利模式、品牌樹立等方面，仍有很長一段路要走。
