鉅大LARGE | 點擊量：844次 | 2022年09月20日
我國石墨烯產業研發應用活躍或引發電池產業大變革
于清教認為，石墨烯在電池技術上的運用將給電池產業帶來大變革，但目前石墨烯電池尚未真正走進市場，在人才培養、技術積累、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，幾位在石墨烯產業化應用及發展領域有突出貢獻和獨到見解的專家就“軍民融合·石墨烯產業化的今天與明天”這一主題進行了探討。
自從2004年被發現以來，石墨烯因其獨特的性能優勢引起了各界的高度關注。石墨烯墨烯是歷史上發現的首個二維原子晶體，接近透明卻異常柔韌，是目前發現的最薄，強度最大，導電導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業化發展打開什么產業化之路呢？石墨烯的產業化前景如何？
我國石墨烯產業創新戰略聯盟副秘書長侯士峰博士
我國石墨烯產業創新戰略聯盟副秘書長侯士峰博士認為，石墨烯作為21世紀最具創新價值的超級新材料，在航天、太陽能電池、納米電子學、高性能納米電子器件、生物醫療、復合材料、場發射材料、氣體傳感器及能量存儲等專業科學領域都具有廣泛的應用前景。利用石墨烯復合材料生產出來的汽車電池，有望達到這樣驚人的效果：只充電幾分鐘，就可以讓汽車持續開行1000公里。這種技術在已經在某些國家的科研機構有所開展。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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，目前制約石墨烯應用的“痛點”，除了漫長的產品研發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品進行有效結合的問題，存在應用市場大、實際需求小等矛盾。軍民融合產業聯盟橫跨政、產、學、研、、民用、金融等多方集合，有效整合公司、高校和科研機構等圍繞軍民融合產業技術創新的關鍵問題，促進石墨烯在低成本生產、、新能源等領域的推廣，在此基礎上，聯盟將定期開展石墨烯研發、生產、應用公司的融合對接，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，全球石墨烯產業化發展形勢大好。石墨烯作為21世紀的新材料之王，它的出現必然會因其全世界的關注，這幾年全球各國都在積極布局這一有望改變未來的領域，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行石墨烯的研發。歐盟更是將石墨烯列為未來新興技術旗艦項目之一，計劃是年內供應十億歐元資助，將石墨烯研究提升至戰略高度。在亞洲石墨烯的發展也極其活躍，韓國預計2012年至2018年，向石墨烯領域供應總額為五億美元的資助，三星則在手機石墨烯芯片的應用上投入巨大研發力量，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研究和應用開發。
石墨烯的相關研究也日益受到產油大國的高度重視，甚至上升到了國家政策的高度。在國內，《我國制造2025》，十三五規劃，《國家創新驅動發展戰略綱要》，我國工業和信息化部、國家發展改革委、科技部印發《有關加快石墨烯產業創新發展的若干意見》，都在推進石墨烯產業快速發展。
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領先者的位置，專利受理數量大幅領先于其他各國，但卻普遍存在低成本量產難、推廣成本大、上游強下游弱的不爭事實。”中科院山西煤化所炭材料重點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、生產線能力不足等因素，石墨烯成本昂貴，曾一度高達黃金價錢的幾十倍，導致無法量產。
當然也有好的消息，陳成猛介紹，青島凱達宏業投資5000萬元開展了綠色、經濟、便捷的高品質石墨烯工業化量產技術，將于近期建成并投產規模為100噸/年粉體級、500噸/年漿料級特種石墨烯生產線，并成功應用于超級電容器、鋰離子電池等產品的開發當中。目前國內能夠實現石墨烯工業化生產的公司很少，石墨烯成本實現大幅降低以后，石墨烯可以更多地應用到相關產品上。隨著石墨烯量產的實現，未來，石墨烯產業化道路越走越寬廣。
東南大學電子科學與工程學院副院長孫立濤教授
東南大學電子科學與工程學院副院長孫立濤教授介紹，我國是目前石墨烯的開發和應用最為活躍的國家之一。數據顯示，在所有國家中，我國無論是發表的石墨烯的專業論文、還是專利數量都是全球最多，世界上的第一條、第二條規模化的石墨烯生產線也誕生在我國，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%，這是我國石墨烯產業化發展的技術及資源優勢。從政策環境來說，國家經濟處在重要的戰略轉型期，要實現可持續發展，傳統材料面對迭代升級，這也為石墨烯的產業化發展供應了一個機遇，剛才專家也提到了《我國制造2025》，十三五規劃等等，都為我國石墨烯的產業化供應了政策引導。
我國石墨烯近期重要應用于復合材料、導電導熱涂層、超級電容器、鋰離子電池等，未來進一步的發展可能是柔性顯示、太陽能、高性能芯片方面。孫立濤認為，從技術環境來看，石墨烯已經過了炒作的最熱時期，很多公司已經將注意力從石墨烯的制備轉移到終端應用，產業爆發點已經形成。
青島普泰新材料科技發展有限公司董事長陳業新博士
“目前石墨烯的多項科研成果已經碩果累累，在頂端裝備、半導體、電力傳輸及電池等領域獲得了應用。”青島普泰新材料科技發展有限公司董事長陳業新博士表示，“我們軍民融合產業聯盟的的多加理事單位經過共同的努力，已經在多領域多方向的石墨烯產業應用中突破了多項關鍵技術，占據全國乃至全球的產業創新制高點，持續開發突破了高品質低成本的適合批量化制備的石墨烯納米片制備技術及高品質低成本的適合批量化制備的石墨烯膜技術，開創了20多個石墨烯創新應用研究方向，開發了30余種新材料，多項石墨烯科技成果已經在民用及領域取得應用，實現了多領域的產業化應用。”
我國電池網創始人于清教表示，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域全面普及的最重要因素就是動力鋰離子電池的續航以及安全問題。
石墨烯作為近年來科學研究的新寵兒，具有良好的導電性能和倍率性能，將其應用于鋰離子電池負極材料中，可以大幅度提高負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極材料。其優勢重要體現在以下幾方面：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.石墨烯優異的導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.復合材料的比容量相有關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，防止電解質插入石墨烯片層導致電極材料剝落現象。此外，石墨烯在鋰離子電池正極材料改性及導電添加劑方面也有應用。石墨烯二維高比表面積的特殊結構以及其優異的電子傳輸能力，能有效改善正極材料的導電性能，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電添加劑，都能得到不錯的效果。
于清教認為，我國目前的動力鋰離子電池公司，在產量和營收方面都取得了不錯的成績，但由于技術的困頓，在海外市場競爭力不足。可以預見，石墨烯在電池技術上的運用將給電池產業帶來大變革，但目前石墨烯電池尚未真正走進市場，在人才培養、技術積累、盈利模式、品牌樹立等方面，仍有很長一段路要走。
