中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：于清教認(rèn)為，石墨烯在電池技術(shù)上的運(yùn)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(chǎng)，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(zhǎng)一段路要走。
2017年8月21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(dú)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(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)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(gè)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(qiáng)度最大，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)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)展打開哪些產(chǎn)業(yè)化之路呢？石墨烯的產(chǎn)業(yè)化前景如何？
中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)侯士峰博士
中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)侯士峰博士認(rèn)為，石墨烯作為21世紀(jì)最具創(chuàng)新價(jià)值的超級(jí)新材料，在航空航天、太陽(yáng)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(chǎng)發(fā)射材料、氣體傳感器及能量存儲(chǔ)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，就可以讓汽車連續(xù)開行1000公里。這種技術(shù)在已經(jīng)在某些國(guó)家的科研機(jī)構(gòu)有所開展。
在侯士峰看來，目前制約石墨烯應(yīng)用的“痛點(diǎn)”，除了漫長(zhǎng)的產(chǎn)品研發(fā)周期以及巨大的前期成本投入外，還存在不知道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(chǎng)大、實(shí)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、軍用、民用、金融等多方集合，有效整合企業(yè)、高校和科研機(jī)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)、軍工、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)用企業(yè)的融合對(duì)接，減少企業(yè)摸索的時(shí)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(zhǎng)趙猛博士
上海華烯生物科技有限公司董事長(zhǎng)趙猛博士介紹，全球石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展形勢(shì)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(huì)因其全世界的關(guān)注，這幾年全球各國(guó)都在積極布局這一有望改變未來的領(lǐng)域，美國(guó)作為科技強(qiáng)國(guó)自然不會(huì)放過這個(gè)難得的機(jī)會(huì)，包括IMB，因特爾，波音等國(guó)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(xiàng)目之一，計(jì)劃是年內(nèi)提供十億歐元資助，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(guó)預(yù)計(jì)2012年至2018年，向石墨烯領(lǐng)域提供總額為五億美元的資助，三星則在手機(jī)石墨烯芯片的應(yīng)用上投入巨大研發(fā)力量，日本眾多企業(yè)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(guó)的高度重視，甚至上升到了國(guó)家政策的高度。在國(guó)內(nèi)，《中國(guó)制造2025》，十三五規(guī)劃，《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，中國(guó)工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、科技部印發(fā)《關(guān)于加快石墨烯產(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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室課題組組長(zhǎng)陳成猛
“中國(guó)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(guó)，但卻普遍存在低成本量產(chǎn)難、推廣成本大、上游強(qiáng)下游弱的不爭(zhēng)事實(shí)?！敝锌圃荷轿髅夯坎牧现攸c(diǎn)實(shí)驗(yàn)室課題組組長(zhǎng)陳成猛補(bǔ)充說，過去受限于工藝不成熟、市場(chǎng)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(jià)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(wàn)元開展了綠色、經(jīng)濟(jì)、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(jí)、500噸/年漿料級(jí)特種石墨烯生產(chǎn)線，并成功應(yīng)用于超級(jí)電容器、鋰電池等產(chǎn)品的開發(fā)當(dāng)中。目前國(guó)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)很少，石墨烯成本實(shí)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(shí)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(zhǎng)孫立濤教授
東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)孫立濤教授介紹，中國(guó)是目前石墨烯的開發(fā)和應(yīng)用最為活躍的國(guó)家之一。數(shù)據(jù)顯示，在所有國(guó)家中，中國(guó)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)線也誕生在中國(guó)，與此同時(shí)，作為石墨烯原材料的石墨，中國(guó)也占到世界儲(chǔ)量的70%，這是我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的技術(shù)及資源優(yōu)勢(shì)。從政策環(huán)境來說，國(guó)家經(jīng)濟(jì)處在重要的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型期，要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，傳統(tǒng)材料面臨迭代升級(jí)，這也為石墨烯的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了一個(gè)機(jī)遇，剛才專家也提到了《中國(guó)制造2025》，十三五規(guī)劃等等，都為我國(guó)石墨烯的產(chǎn)業(yè)化提供了政策引導(dǎo)。
我國(guó)石墨烯近期主要應(yīng)用于復(fù)合材料、導(dǎo)電導(dǎo)熱涂層、超級(jí)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(yáng)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(shí)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(diǎn)已經(jīng)形成。
青島普泰新材料科技發(fā)展有限公司董事長(zhǎng)陳業(yè)新博士
“目前石墨烯的多項(xiàng)科研成果已經(jīng)碩果累累，在軍工尖端裝備、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(zhǎng)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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，占據(jù)全國(guó)乃至全球的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新制高點(diǎn)，連續(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(gè)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(xiàng)石墨烯科技成果已經(jīng)在民用及軍工領(lǐng)域取得應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用?！?
中國(guó)電池網(wǎng)創(chuàng)始人于清教表示，我國(guó)政府正把新能源汽車、儲(chǔ)能等作為新的工業(yè)政策“中國(guó)制造2025”的一部分，其中，新能源汽車保有量超過120萬(wàn)輛。但隨著政策補(bǔ)貼退坡，新能源汽車市場(chǎng)的增速大不如前。而阻礙新能源汽車向私人領(lǐng)域全面普及的最主要因素就是動(dòng)力電池的續(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(shì)主要體現(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(qiáng)金屬電極材料的電子傳輸能力；3.石墨烯表面的活化核點(diǎn)能控制在其表面生長(zhǎng)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)合材料的比容量相對(duì)于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(hù)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(kuò)散傳輸能力。用石墨烯代替天然石墨、Super P、乙炔黑等常用的電極材料導(dǎo)電添加劑，都能得到不錯(cuò)的效果。
于清教認(rèn)為，我國(guó)目前的動(dòng)力電池企業(yè)，在產(chǎn)能和營(yíng)收方面都取得了不錯(cuò)的成績(jī)，但由于技術(shù)的困頓，在海外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足?？梢灶A(yù)見，石墨烯在電池技術(shù)上的運(yùn)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(chǎng)，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(zhǎng)一段路要走。
