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【重磅独家】看清石墨烯的噱头,读这一篇就足够!
2015-12-07 17:17  · 来源:中国能源报  · 作者:武晓娟  · 责编:赵唯

  1130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? 今天本报记者独家采访调查,让我们一起揭开这些极具视觉冲击报道的外衣,真真切切的看看石墨烯技术的真面目吧! 

图为石墨烯发现者诺贝尔奖得主Andre Geim(资料图)   

  

  先来看看最近网上重磅抛出的有关石墨烯电池获突破性进展的报道↓↓↓ 

  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...... 

  本报对以上新闻的调查采访结果: 

  关于特斯拉采取硅/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《中国能源报》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。 

  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。 

  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300400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-4055℃使用,充电环境温度则要在045℃ 

  石墨烯材料为啥这么火? 

  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(Andre Geim)发现石墨烯而获诺贝尔奖,自此石墨烯倍受关注。 

  石墨烯在中国的真实情况? 

  储量大: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。 

  石墨烯企业数量多:中国石墨烯联盟秘书长李义春指出,中国的石墨烯企业不在少数,但这些企业目前均处于发展初期,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。 

  正处于从实验室走向产业化的关键时期:《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。 

  目前石墨烯电池技术=不存在? 

  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。 

  但安德烈·海姆指出,10年前,一些人认为石墨烯只是噱头,将很快消失,但事实并非如此,一些当初认为石墨烯是炒作的人,最终加入到石墨烯的研究中。不管你喜欢与否,它们将不可避免的在今后被应用,我们应该运用这些材料进行科学研究,并将它们很好地利用起来。 

  市场对新材料的价格极其敏感。李喜飞就对记者表示,石墨烯的应用价值有多大,要看它取代什么材料,在价格上有优势才有望被广泛采用。另有不愿具名的专家也指出,目前阻碍石墨烯应用的主要问题是高昂的生产成本。 

  石墨烯应用于哪个领域最被看好? 

  多位专家在接受记者采访时普遍表示,储能领域最被看好。上述专家认为,随着石墨烯氧化还原制备技术的不断提高,规模化制备成本也将逐步下降,当价格降低到市场可接受的程度时,石墨烯将快速渗透到储能领域当中,率先实现石墨烯在下游应用领域的规模化应用。 

  国家明确:把石墨烯产业打造成先导产业 

  《意见》指出,我国多个具有石墨烯特色的产业创新示范区已露雏形,产业化步伐明显加快。 

  记者了解到,中航工业集团石墨烯产业化基地于1127日落户天津东丽区,中航工业董事长、党组书记林左鸣表示,将以石墨烯技术为契机,实现科技创新的弯道超车。据悉,中航工业掌握了高性能、低成本石墨烯纳米片和石墨烯薄膜的制备技术,可以将石墨烯控制在三层以下。预计未来两年,中航工业将有近10个石墨烯项目进行产业化。 

  目前,石墨烯产业已经被国家纳入战略布局。《中国制造2025》选择10大优势和战略产业实现重点突破,929日,首个重点领域技术路线图发布。其中,将新材料领域细分为前沿新材料、关键战略材料和先进基础材料三大方向,而石墨烯材料就是前沿新材料的四大重点之一。此外,十三五新能源汽车重点专项,也将石墨烯等新材料列为重点发展领域。 

  重点领域技术路线明晰了石墨烯未来十年的发展目标:到2020年实现电动汽车锂电池用石墨烯基电极材料,较现有材料充电时间缩短1倍以上,续航里程提高1倍以上;海洋工程等用石墨烯基防腐蚀涂料,较传统防腐蚀涂料寿命提高 倍以上;柔性电子用石墨烯薄膜,性价比超过 ITO,且具有优异柔性,可广泛应用于柔性电子领域;光/电领域用石墨烯基高性能热界面材料,石墨烯基散热材料较现有产品性能提高2倍以上。到2025年,各行业实现产业化与规模化应用。 

  《意见》提出,将把石墨烯产业打造成先导产业,着力提升石墨烯材料及其应用产品的综合性能,推进石墨烯首批次产业化应用,加快培育和壮大石墨烯产业。 

  根据《意见》,到2020年,将形成完善的石墨烯产业体系,实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化,建立若干具有石墨烯特色的创新平台,掌握一批核心应用技术,在多领域实现规模化应用。形成若干家具有核心竞争力的石墨烯企业,建成以石墨烯为特色的新型工业化产业示范基地。 

  据了解,为保障石墨烯产业健康发展,《意见》要求相关部门因地制宜研究相关政策措施,国家将加大政策扶持,加强投融资引导,完善标准规范体系,并加强行业管理服务。 

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