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石墨烯发展路线渐明

行业资讯2019-07-23人阅读评论

  【来源:中国能源报 2015-12-09讯】石墨烯到底有多神奇?“褪去”一些极具视觉冲击报道的“外衣”,这些新技术的本来面目是什么?

  11月30日,为引导石墨烯产业创新发展,工信部、国家发改委、科技部三部委联合发布《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》(以下简称《意见》)。

  据悉,作为“21世纪最具发展潜力”的神奇材料,石墨烯在清洁能源、海水淡化、可穿戴技术、生物医学、电子信息等领域将带来革命性变化,未来10年内,有望形成千亿产业规模,拉动万亿产业链。

  石墨烯到底有多神奇?“褪去”一些极具视觉冲击报道的“外衣”,这些新技术的本来面目是什么?

  真真假假,市场未知概念已火

  近期,石墨烯电池获突破性进展的报道时有“重磅”抛出:特斯拉很快将做到一次充电行驶500英里,很可能使用硅/石墨烯负极代替目前的石墨负极;华为Mate 8发布会前,有消息称该产品将采用全新的石墨烯电池,5分钟可充入48%的电量,供华为手机通话10小时;继去年底西班牙爆出石墨烯公司Graphenano研究出首例石墨烯聚合材料电池,充电10分钟将跑1000公里的消息后,又有报道称该公司将建设石墨烯聚合物电池制造厂,满产后电池年产量将超过80万块;另有报道称山东玉皇新能源有限公司研制出石墨烯电池,充电半小时可跑400公里。

  针对特斯拉采取硅/石墨烯代替目前的石墨负极能提高能量密度的传闻,业内人士告诉记者,硅材料具有最高的理论比容量,但硅在充放电过程中体积膨胀显著,会导致活性物质粉化脱落,而使容量迅速衰减。而利用石墨烯的高比表面积、优异导电性和强机械韧性,可有效提高硅负极的循环性能。但他同时表示,特斯拉实现这种高性能石墨烯电池的量产,可能需要数年时间。

  记者进一步了解到,华为Mate 8发布会并未透露有关石墨烯电池的任何事宜,而之前发布有石墨烯信息的微博并没有官方认证。华为消费者业务董事长余承东对外界表示:华为一直在研发石墨烯技术,技术成熟度领先,但是石墨烯目前不具备商业化的条件,市场上也没有企业能够量产,商业化还需要时间。

  对于西班牙的石墨烯聚合材料电池,记者采访的多位业内专家均称,没有见到过该公司的产品,也没有查到充放电曲线、中值电压等基本参数。有专家指出,如果他们所用的是超级电容和锂电池组成的电池组,那么以目前常用的电动车设计,能量也远远达不到1000公里。

  而山东玉皇新能源有限公司副总经理高洪森则对记者表示,他们已具有研发充电10分钟充满80%电量、续航300~400公里电池的能力,但由于充电桩不太理想,还未达到理想状态。针对“玉皇称加入石墨烯后可在-20℃充电”的报道,高洪森表示,目前0℃以下还不能完成充电,电池可在-40~55℃使用,充电环境温度则要在0~45℃。

  中国的石墨烯企业不在少数,但中国石墨烯联盟秘书长李义春指出,目前这些企业均处于发展初期,能否形成产业龙头,还需要观察。尽管如此,并不妨碍石墨烯在资本市场的热度持续高涨,不少上市公司涉足石墨烯概念股。

  应用广泛,储能领域被看好

  记者了解到,石墨烯是人类已知的最薄、最坚硬的纳米材料,在光、电、热、力等方面具有优异性能,极具应用潜力。但目前石墨烯材料批量化生产和应用尚未完全实现,真正应用的领域还较为有限。

  石墨烯材料为何如此之火?北京有色金属研究总院刘冠伟博士、天津师范大学能源与材料工程中心执行主任李喜飞在接受记者采访时一致指出,2010年安德烈˙海姆因发现石墨烯而获诺贝尔奖,自此石墨烯倍受关注。一位不愿具名的业内人士告诉记者,由于近年来传统能源消耗带来的环境污染事件集中爆发,亟需推动清洁能源技术发展。而我国石墨产量大,全世界石墨资源储量约15亿吨,我国储量约10亿吨,前景很被看好。

  《意见》指出,发展石墨烯产业,对带动相关下游产业技术进步,提升创新能力,加快转型升级,激活潜在消费等,都有着重要的现实意义。我国石墨烯材料及应用经过自主系统研发,生产技术、 料、智能穿戴等产品上的应用效果逐步显现。当前,我国石墨烯材料正处于从实验室走向产业化的关键时期。

  刘冠伟指出,实验室成果并不等于工业化。在他看来,目前“石墨烯电池”技术接近于不存在,石墨烯只在理论上能够提高充放电速率,而对于容量的提升基本没有任何帮助。他指出,石墨烯材料本身纳米材料的高比表面积等性质与现在的锂离子电池工业的技术体系是不兼容的,而且成本高昂。石墨烯的本征特性决定了其在超级电容中应用的希望比在锂离子电池中要大一些,但如果用超级电容做电动汽车,充电很快,但续航里程会非常糟糕。


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