中国石墨烯产业研发应用活跃 或引发电池产业大变革
发布日期：2017/8/22
于清教认为，石墨烯在电池技术上的运用将给电池产业带来大变革，但目前石墨烯电池尚未真正走进市场，在人才培养、技术积累、盈利模式、品牌树立等方面，仍有很长一段路要走。
2017年8月21日，几位在石墨烯产业化应用及发展领域有突出贡献和独到见解的专家就“军民融合·石墨烯产业化的今天与明天”这一主题进行了探讨。
自从2004年被发现以来，石墨烯因其独特的性能优势引起了各界的高度关注。石墨烯墨烯是历史上发现的首个二维原子晶体，接近透明却异常柔韧，是目前发现的最薄，强度最大，导电导热性能最强的一种新型材料，那么这些爆表的性能能够给石墨烯的产业化发展打开哪些产业化之路呢？石墨烯的产业化前景如何？
中国石墨烯产业创新战略联盟副秘书长侯士峰博士
中国石墨烯产业创新战略联盟副秘书长侯士峰博士认为，石墨烯作为21世纪最具创新价值的超级新材料，在航空航天、太阳能电池、纳米电子学、高性能纳米电子器件、生物医疗、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等专业科学领域都具有广泛的应用前景。利用石墨烯复合材料生产出来的汽车电池，有望达到这样惊人的效果：只充电几分钟，就可以让汽车连续开行1000公里。这种技术在已经在某些国家的科研机构有所开展。
在侯士峰看来，目前制约石墨烯应用的“痛点”，除了漫长的产品研发周期以及巨大的前期成本投入外，还存在不知道该如何将石墨烯与自身产品进行有效结合的问题，存在应用市场大、实际需求小等矛盾。军民融合产业联盟横跨政、产、学、研、军用、民用、金融等多方集合，有效整合企业、高校和科研机构等围绕军民融合产业技术创新的关键问题，促进石墨烯在低成本生产、军工、新能源等领域的推广，在此基础上，联盟将定期开展石墨烯研发、生产、应用企业的融合对接，减少企业摸索的时间与成本，真正做出大家看得见摸得着的石墨烯产品。
上海华烯生物科技有限公司董事长赵猛博士
上海华烯生物科技有限公司董事长赵猛博士介绍，全球石墨烯产业化发展形势大好。石墨烯作为21世纪的新材料之王，它的出现必然会因其全世界的关注，这几年全球各国都在积极布局这一有望改变未来的领域，美国作为科技强国自然不会放过这个难得的机会，包括IMB，因特尔，波音等国际大公司，开始投入大量的科研力量进行石墨烯的研发。欧盟更是将石墨烯列为未来新兴技术旗舰项目之一，计划是年内提供十亿欧元资助，将石墨烯研究提升至战略高度。在亚洲石墨烯的发展也极其活跃，韩国预计2012年至2018年，向石墨烯领域提供总额为五亿美元的资助，三星则在手机石墨烯芯片的应用上投入巨大研发力量，日本众多企业如日立、索尼、东芝等也投入了大量资金和人力从事石墨烯的基础研究和应用开发。
石墨烯的相关研究也日益受到产油大国的高度重视，甚至上升到了国家政策的高度。在国内，《中国制造2025》，十三五规划，《国家创新驱动发展战略纲要》，中国工业和信息化部、国家发展改革委、科技部印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，都在推进石墨烯产业快速发展。
中科院山西煤化所炭材料重点实验室课题组组长陈成猛
“中国处于石墨烯技术领先者的位置，专利受理数量大幅领先于其他各国，但却普遍存在低成本量产难、推广成本大、上游强下游弱的不争事实。”中科院山西煤化所炭材料重点实验室课题组组长陈成猛补充说，过去受限于工艺不成熟、市场不成熟、生产线能力不足等因素，石墨烯成本昂贵，曾一度高达黄金价钱的几十倍，导致无法量产。
当然也有好的消息，陈成猛介绍，青岛凯达宏业投资5000万元开展了绿色、经济、便捷的高品质石墨烯工业化量产技术，将于近期建成并投产规模为100吨/年粉体级、500吨/年浆料级特种石墨烯生产线，并成功应用于超级电容器、锂电池等产品的开发当中。目前国内能够实现石墨烯工业化生产的企业很少，石墨烯成本实现大幅降低以后，石墨烯可以更多地应用到相关产品上。随着石墨烯量产的实现，未来，石墨烯产业化道路越走越宽广。
东南大学电子科学与工程学院副院长孙立涛教授
东南大学电子科学与工程学院副院长孙立涛教授介绍，中国是目前石墨烯的开发和应用最为活跃的国家之一。数据显示，在所有国家中，中国无论是发表的石墨烯的专业论文、还是专利数量都是全球最多，世界上的第一条、第二条规模化的石墨烯生产线也诞生在中国，与此同时，作为石墨烯原材料的石墨，中国也占到世界储量的70%，这是我国石墨烯产业化发展的技术及资源优势。从政策环境来说，国家经济处在重要的战略转型期，要实现可持续发展，传统材料面临迭代升级，这也为石墨烯的产业化发展提供了一个机遇，刚才专家也提到了《中国制造2025》，十三五规划等等，都为我国石墨烯的产业化提供了政策引导。
我国石墨烯近期主要应用于复合材料、导电导热涂层、超级电容器、锂离子电池等，未来进一步的发展可能是柔性显示、太阳能、高性能芯片方面。孙立涛认为，从技术环境来看，石墨烯已经过了炒作的最热时期，很多公司已经将注意力从石墨烯的制备转移到终端应用，产业爆发点已经形成。
青岛普泰新材料科技发展有限公司董事长陈业新博士
“目前石墨烯的多项科研成果已经硕果累累，在军工尖端装备、半导体、电力传输及电池等领域获得了应用。”青岛普泰新材料科技发展有限公司董事长陈业新博士表示，“我们军民融合产业联盟的的多加理事单位经过共同的努力，已经在多领域多方向的石墨烯产业应用中突破了多项关键技术，占据全国乃至全球的产业创新制高点，连续开发突破了高品质低成本的适合批量化制备的石墨烯纳米片制备技术及高品质低成本的适合批量化制备的石墨烯膜技术，开创了20多个石墨烯创新应用研究方向，开发了30余种新材料，多项石墨烯科技成果已经在民用及军工领域取得应用，实现了多领域的产业化应用。”
中国电池网创始人于清教表示
我国政府正把新能源汽车、储能等作为新的工业政策“中国制造2025”的一部分，其中，新能源汽车保有量超过120万辆。但随着政策补贴退坡，新能源汽车市场的增速大不如前。而阻碍新能源汽车向私人领域全面普及的最主要因素就是动力电池的续航以及安全问题。
石墨烯作为近年来科学研究的新宠儿，具有良好的导电性能和倍率性能，将其应用于锂离子电池负极材料中，可以大幅度提高负极材料的电容量和大倍率充放电性能。此外，石墨烯还可以用于改性其他非碳基负极材料。其优势主要体现在以下几方面：1.石墨烯片层柔韧，可有效缓冲金属类电极材料的体积膨胀；2.石墨烯优异的导电性能可以增强金属电极材料的电子传输能力；3.石墨烯表面的活化核点能控制在其表面生长的金属氧化物颗粒保持在纳米尺寸，改善材料的倍率性能；4.复合材料的比容量相对于纯石墨烯有较大提高；5.金属或金属氧化物的纳米颗粒能保护石墨烯表层，防止电解质插入石墨烯片层导致电极材料剥落现象。此外，石墨烯在锂电池正极材料改性及导电添加剂方面也有应用。石墨烯二维高比表面积的特殊结构以及其优异的电子传输能力，能有效改善正极材料的导电性能，提高锂离子的扩散传输能力。用石墨烯代替天然石墨、Super P、乙炔黑等常用的电极材料导电添加剂，都能得到不错的效果。
于清教认为，我国目前的动力电池企业，在产能和营收方面都取得了不错的成绩，但由于技术的困顿，在海外市场竞争力不足。可以预见，石墨烯在电池技术上的运用将给电池产业带来大变革，但目前石墨烯电池尚未真正走进市场，在人才培养、技术积累、盈利模式、品牌树立等方面，仍有很长一段路要走。
来源：储能科学与技术
