中國儲能網(wǎng)訊：石墨烯是目前最為耀眼的前沿材料，是科技界和市場追逐的熱點。在這場石墨烯的角逐中，中國科技界的表現(xiàn)有驚喜，更有似曾相識的不足。
相比美、韓，中國有其明顯缺點。美國有富有活力的科研體系，高水準的成果和領軍人才批量涌現(xiàn)；美國還有專業(yè)高效的科技風投。兩相結(jié)合，成就了今日美國科創(chuàng)的優(yōu)勢。反觀中國，半封閉的科研體系正在改革，科技成果的產(chǎn)業(yè)化正在摸索，科技工作者的考核和激勵機制還未走上正途。
韓國基本走過了初級模仿的階段，科研體系可以和歐美對接，可以吸納高水準海外技術(shù)人員。同時，韓國大型企業(yè)找到了自己的科創(chuàng)之路，在一些關(guān)鍵領域展露鋒芒。韓國政府在大型科研項目的組織上展現(xiàn)出其專業(yè)性。反觀中國，科研體系還有制度性障礙，無法吸引全球性人才，官產(chǎn)學研還未理順，地方政府對科技的投入還處于無序的“縣域競爭”階段。
不過形勢也不是一片灰暗，中航已經(jīng)找到了適合自己的研發(fā)模式，而且我們有基數(shù)龐大的科學家和科技企業(yè)，制度變革也正在發(fā)生著。同時，石墨烯這類顛覆性的科研命題的競賽，注定是一場長跑，我們還有時間。
目前石墨烯在鋰電池的應用只有百分之零點幾的添加劑，沒有一家企業(yè)能真正有產(chǎn)品推出來。
從沒有哪個新材料有過石墨烯這樣的風頭，它出現(xiàn)在任何行業(yè)都會被視為潛在顛覆者。
石墨烯由單層碳原子以sp2雜化軌道組成的平面薄膜，因為只有一個原子厚，被視為二維材料，是我們?nèi)S世界中的異數(shù)。拜結(jié)構(gòu)特殊之賜，石墨烯是目前最薄、強度最高、導電性能最好的材料，如果愿意，這個清單可以開列很長。由此，石墨烯在儲能、集成電路等領域被寄予厚望。
石墨烯自問世以來一直很有熱度，去年的兩則新聞把這種熱度推上頂峰：特斯拉CEO馬斯克表示，采用了石墨烯的特斯拉汽車，很快能行駛805公里，相比目前電池能量密度增長近70%；西班牙科爾瓦多大學表示研究出首例石墨烯聚合材料電池，可使得電動車最多能行駛1000公里，而其充電時間不到8分鐘。充電一次可以跑500-600公里。
如果石墨烯在儲能領域發(fā)揮這么大的作用，則困擾電動車的諸多瓶頸一舉突破，新能源時代觸手可及，將大大改寫目前的能源格局，其重要性怎么強調(diào)都不為過。資本市場聞風而動，各種概念股漫天飛舞。但是，圍繞這一點，爭議尤為激烈。很多專業(yè)人士斥石墨烯為概念炒作，認為至少在目前，石墨烯所能發(fā)揮的作用被遠遠地夸大，尤其它在儲能領域的作用微乎其微。
不過爭議不妨礙對石墨烯的巨資投入，2013年歐盟委員會拿出10億歐元研究石墨，英國已投入1.21億英鎊資助曼徹斯特大學研究石墨烯，韓國知識經(jīng)濟部將向石墨烯領域提供2.5億美元的資助。在中國更是熱得發(fā)燙，重慶、江蘇常州、浙江寧波已經(jīng)出現(xiàn)了規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)園區(qū)。2012年，工信部在新材料“十二五”規(guī)劃中將石墨烯列入前沿材料目錄。國家自然科學基金委在2007-2013年期間 資助了1096項與石墨烯有關(guān)的基礎研究計劃?？萍疾繃@石墨烯的制備、工藝、材料等方向支持了一批重大專項和科技支撐計劃項目。
高難度的制造工藝
各方重金投入，除了看好其前景，也因為石墨烯是個燒錢的難題。在討論石墨烯如何應用于電池之前，獲得合格石墨烯產(chǎn)品是第一關(guān)。石墨烯的獨特結(jié)構(gòu)是把雙刃劍，給它帶來優(yōu)異特性的同時，為其產(chǎn)業(yè)化帶來了很多很多難點，為下游產(chǎn)品的制造增加了難度。
二維材料之前從來沒有獲得過，石墨烯只是科學家的一個假想，但在2004年，這個假想由英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫?qū)崿F(xiàn)，他們從石墨中分離出石墨烯，兩人也因此獲得2010年諾貝爾物理學獎，后來曼徹斯特大學的石墨烯研究項目獲得了英國大筆資助。
他們的制造方法很巧妙，由于石墨的層狀結(jié)構(gòu)，每個原子層之間的結(jié)合力相對微弱。若兩塊石墨相互摩擦，就會有一片石墨（包含很多層）被整體剝離。這個特性給了科學家們靈感，他們想到用“透明膠法”制造二維的石墨烯：如果用足夠強力的透明膠粘住石墨層的兩個面，然后撕開，使之分為兩片，較其本體就薄了很多，然后不斷重復如上剝離，直到獲得只有一層原子厚的石墨烯。這是個復雜工程，因為1毫米厚的石墨薄片能剝離出300萬層石墨烯。
在現(xiàn)實操作中，他們用了光束、電子束和原子力顯微鏡等設備來操作，遠非描述的這樣簡單。這一技術(shù)幾乎對具有片層狀結(jié)構(gòu)的材料都一樣適用，他們還成功剝離了氮化硼和幾種二硫化物的二維晶體。
“這種方法能獲得目前最好的產(chǎn)品，但這種方法的難度太大，成本太高，限制了其批量制造的前景?！敝锌圃荷虾Ｎ⑾到y(tǒng)所（下稱中微所）的姜達研究員對《東方早報·上海經(jīng)濟評論》記者說，他的小組正在從事石墨烯的基礎研究。記者在其實驗室對他進行了采訪，姜達用電子顯微鏡展示了他們獲得的石墨烯，顯微鏡下，石墨烯的結(jié)構(gòu)隱約可見。
2014年12月姜達所在小組關(guān)于石墨烯超導的論文發(fā)表在Nature的子刊上，2015年3月12日，同一部門的唐述杰等人，在國際上首次通過引入氣態(tài)催化劑的方法實現(xiàn)石墨烯單晶在六角氮化硼表面的高取向快速生長。
據(jù)姜達介紹，“剝離獲得的石墨烯的質(zhì)量是最好的，但只能獲得非常小的一塊，所以在產(chǎn)業(yè)化中很難實現(xiàn)。不過，通過這種辦法獲得的石墨烯對于實驗室中基礎研究是非常好的材料，石墨烯在常溫下的超高導電率，使得電子的傳輸及對外場的反應都超級迅速，幾乎達到了人們夢寐以求的境界。具體在物理性質(zhì)上，即便很小一塊也對科研的幫助非常大，因為以往超導現(xiàn)象是在極低溫下才能顯現(xiàn)，石墨烯卻能在高于液氮的溫度下實現(xiàn)超導。”
一個原子厚的二維材料可以在實驗室獲得，但在生產(chǎn)線上批量獲得，即便有辦法，其成本也增加很多。而且在生產(chǎn)中，獲得的是單層和多層混合的產(chǎn)品，所以目前有很多機構(gòu)和研究者，把幾個原子層厚但低于5層的薄膜材料也稱為二維材料。這一點存在爭議，蘇州第一元素納米科技公司的董事長董明，在法國波爾多獲得材料博士學位，美國佐治亞理工學院的博士后，長期從事納米材料研究，在他看來，只要沒有做到單層碳原子層，就不能稱其為石墨烯，“單層和多層產(chǎn)品的化學結(jié)構(gòu)都不對，那它的性質(zhì)也就有很大差異，怎么能都叫石墨烯呢。不能因為做不出來產(chǎn)品，就修改產(chǎn)品概念，那單層和多層干脆就是兩樣東西。單層碳原子是以碳碳雙鍵結(jié)合，多層就是石墨鱗片了?！?
目前已經(jīng)有大量的企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化開始了嘗試。重慶墨?？萍加邢薰?，在2013年達到年產(chǎn)100萬片石墨烯薄膜。中國最大的石墨烯粉體生產(chǎn)線在常州第六元素材料科技股份有限公司投產(chǎn)。2014年，常州二維碳素科技有限公司的石墨烯薄膜生產(chǎn)線，達到10億平方米的產(chǎn)能。
姜達對目前石墨烯的產(chǎn)業(yè)化謹慎樂觀，“在我看來，國內(nèi)石墨烯領先的研究機構(gòu)主要是清華和中科院，比如中科院寧波所、中科院金屬所等。做得較好的企業(yè)基本都是和這幾家科研機構(gòu)有合作。如寧波墨西科技、常州的第六元素、二維碳素等。這都是熱門公司，而且韓國、美國的大企業(yè)也在積極介入，但石墨烯的大規(guī)模生產(chǎn)不是一兩年可以看到的，同樣是碳族材料的碳納米管，1990年代初就被發(fā)現(xiàn)了，但是到現(xiàn)在也沒有像樣的東西出來，已經(jīng)慢慢被人遺忘了。樂觀點講，如果能解決材料質(zhì)量和成本，石墨烯離成功是不太遠。不過還是要保持清醒，石墨烯雖然在實驗室能取得很好的結(jié)果，但現(xiàn)在下游產(chǎn)品開發(fā)不太順利，在微電子方面的應用也沒有成型的產(chǎn)品。如果下游材料沒有開發(fā)好，只要換一個材料，最終的產(chǎn)品線就要隨之改變很大。現(xiàn)在需要很多人去做下游產(chǎn)品的開拓?！?
董明對石墨烯的產(chǎn)業(yè)化成果持批評態(tài)度，“有的公司宣稱生產(chǎn)了幾百噸，但我沒有看到一家真正拿出達標的產(chǎn)品。”
目前在江浙有一大批民營企業(yè)進入石墨烯行業(yè)，據(jù)浙江大學教授、浙江納米材料開發(fā)應用協(xié)會秘書長關(guān)君正介紹，“目前產(chǎn)業(yè)上較為主流的做法是CVD化學沉降法和氧化還原法，其他方法不如這兩種。這兩種方法最有前途。但現(xiàn)在有很大的難題，由CVD法獲得的石墨烯不是一層原子，有好幾層，目前很多企業(yè)和機構(gòu)在集中攻關(guān)，如果這個問題不解決，石墨烯的質(zhì)量很差；而石墨烯氧化還原法相對容易一點，但污染很大，而且層數(shù)也不可控，同時，做出來的產(chǎn)品會在當中出現(xiàn)缺口，像漁網(wǎng)一樣有一些空格?！?
姜達的同事，中微系統(tǒng)所的研究員丁古巧從事石墨烯的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)近三年了，主要從事石墨烯粉體的產(chǎn)業(yè)化研究。目前丁古巧兼任上海新池能源科技有限公司的技術(shù)總監(jiān)，在他看來，石墨烯產(chǎn)業(yè)的下游應用還是處于前期，只能做一些小應用，如生產(chǎn)羽毛球球拍之類的應用，市場很小。
“我們已經(jīng)做了三年，2014年之前，我們只做原材料，后來正泰電器入股，現(xiàn)在我們自己做超級電容、電池的應用。然后和下游企業(yè)合作，我們現(xiàn)在已經(jīng)開始做電子產(chǎn)品上的應用?！?
丁古巧透露，新池能源由正泰電器、中微所以及丁古巧團隊三方組建，“出資方對未來三年的投入比較明確?！?
2014年12月浙江正泰電器股份有限公司公告稱，“出資1012.5萬元購買上海新池能源科技有限公司80%股權(quán)。新池能源主要從事石墨烯粉體的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務。”
對于如何判斷哪家企業(yè)是真的在做石墨烯，丁古巧的標準很簡單，“如果企業(yè)不能參與市場競爭，不拿出產(chǎn)品，那就是騙人，他們的項目就有很大風險。”
金路集團是一家折戟石墨烯的上市企業(yè)，2014年12月22日，金路集團發(fā)布公告，將其與中科院金屬研究所合作的石墨烯項目相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)成果以1848萬元的價格轉(zhuǎn)讓，引發(fā)了幾十名股民訴訟，持有金路集團的股民認為，金路集團此舉存在利益輸送嫌疑。在此之前，金屬所在石墨烯領域是較早著手的院所，實力一直為外界所看好。而金路集團的股價也一路看漲，從2014年年初的4.86元，到2014年年中漲到8.25元。因而在金路集團突然宣布放棄石墨烯項目，自然引發(fā)反彈。
而金路集團董秘劉邦洪則訴苦，“對于石墨烯這個行業(yè)，股民沒有我們接觸得深。烯碳公司2014年全年銷售還不夠一個人工資，實驗室的技術(shù)走到產(chǎn)業(yè)化還有很長的路，有很大的不確定性。很多機構(gòu)都沒有到現(xiàn)場去看，到現(xiàn)場看了有很大的差異?！?
目前石墨烯粉體材料已經(jīng)能夠在市場上銷售，它被應用于涂料添加、防腐涂料。但董明覺得這些應用和人們初期對石墨烯的高期望值相背離，“涂料是低端應用，市場不大，即便如此它還是目前僅有的幾個可以推向市場的應用。而之前石墨烯講的都是高大上的故事。要是真有成果，應該會出來一個大企業(yè)把整個行業(yè)壟斷了。但現(xiàn)在只是大家看到了一個苗頭，有這個方向，很多人是跟著起哄的?！?
雖然目前的粉體類的應用比較基礎，但對于石墨烯企業(yè)意義重大，畢竟能夠產(chǎn)生現(xiàn)金流。常州第六元素材料科技股份有限公司（下稱第六元素）是較早進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，其首席科學家朱彥武向記者介紹了第六元素的策略，“比較科學的路徑肯定先按市場需要來，先做相對明確和容易實現(xiàn)的，要先有造血功能?！?
朱彥武目前是中國科技大學材料科學與工程系的教授，曾經(jīng)在美國得州大學奧斯丁分校進行博士后研究，師從全球石墨烯領域領軍人物Rodney S Ruoff教授，Ruoff教授在金剛石、富勒烯、納米碳管和石墨烯領域成果豐碩。
朱彥武稱，第六元素已經(jīng)和Ruoff教授達成協(xié)議，Ruoff教授將和第六元素做一些緊密合作。
以上各種紛繁復雜的研發(fā)模式中，比較引人注目的是科學家們以院所為基地，再和企業(yè)進行股份合作，甚至也有院所的科研團隊和風投直接合作。這顯然異于早先科學家完全離開院所下海創(chuàng)業(yè)的模式，大大降低了創(chuàng)業(yè)難度。
走入市場的石墨烯
石墨烯目前最接近量產(chǎn)且“高大上”的應用是電子觸摸屏，電子觸摸屏由上下兩片石墨烯透明電極和中間規(guī)則排列的大量微小的絕緣體組成。手指壓按觸摸屏時，上下兩片石墨烯扭接觸到一起，產(chǎn)生電信號，手指離開，兩片石墨烯自動分離。對這些電信號進行數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)觸屏操作。2010年，韓國三星公司和成均館大學在研究一個63厘米寬的純石墨烯，并用該石墨烯制造了柔性觸摸屏。
采用這項技術(shù)的手機具有更好的觸控性能、更長的待機時間以及更優(yōu)的導熱性能。這也是一項很有難度應用，對此姜達解釋稱，“在石墨烯材料制備出來后轉(zhuǎn)移到透明玻璃上，成為電極，由于石墨烯很薄，這個工藝很復雜，如果不太在意成本是可以做出來的，但要大規(guī)模推向市場，成本可能還是最主要的障礙?！?
中國企業(yè)在這方面也有所表現(xiàn)，兩個地方政府主推的石墨烯園區(qū)表現(xiàn)不俗。3月2日，重慶墨?？萍加邢薰荆ㄏ路Q重慶墨希）與嘉樂派（影馳）科技有限公司發(fā)布了石墨烯手機，重慶市長黃奇帆出席發(fā)布儀式。該手機采用5.5英寸石墨烯觸控屏，售價為2499元，僅售3萬部，購買需要事先預訂。嘉樂派是家電腦顯卡制造商。據(jù)重慶墨希宣稱，它們的石墨烯薄膜生產(chǎn)成本已從1000元人民幣/平方米下降至100元人民幣/平方米。
據(jù)公開資料，重慶墨希由上海南江(集團)有限公司與中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院共同出資成立。
關(guān)君正認為，重慶墨希是國內(nèi)較有實力的石墨烯制造企業(yè)，排名應該為國內(nèi)前三。這一說法也得到丁古巧的證實，“中科院重慶研究所可以做到大尺寸石墨烯。目前中科院重慶研究院已經(jīng)制備出國內(nèi)首片15英寸的單層石墨烯，達到了國內(nèi)最高水平之列。國內(nèi)目前領先的公司有常州第六元素、寧波墨西科技、常州二維碳素，無錫格非等企業(yè)?！?
朱彥武稱，第六元素也已經(jīng)開始做手機的薄膜屏，“現(xiàn)在可以滿足曲面設備和柔性手機的要求，屏幕的大小不受限制了，4英寸、7英寸都可以做，要根據(jù)不同的訂單來切，整個膜可以做到A4紙那么大，若有需要還可以做更大?！敝劣趦r格，朱彥武表示，根據(jù)不同需要，在面膜上加了電路、模組，具體價格各異。
重慶是石墨產(chǎn)業(yè)重鎮(zhèn)，其石墨烯產(chǎn)業(yè)已完成基礎薄膜材料、智能終端產(chǎn)業(yè)鏈等項目布局。在重慶石墨烯產(chǎn)業(yè)園，已有多家涉及智能終端、顯示觸控、鋰電池、合金材料的企業(yè)落戶。黃奇帆在2014年曾稱，到2020年，重慶將實現(xiàn)新材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達到1000億元人民幣以上規(guī)模。
中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院稱，下一步重點瞄準人體健康監(jiān)測、可穿戴式智能設備、智能傳感設備、石墨烯柔性傳感器等。
江蘇常州是另外一大石墨烯重鎮(zhèn)，3月13日，常州國家石墨烯新材料高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地正式獲批并落戶常州西太湖科技產(chǎn)業(yè)園。這是全國首個“國字號”石墨烯產(chǎn)業(yè)化基地。園區(qū)內(nèi)已有石墨烯相關(guān)企業(yè)25家,初步形成石墨烯產(chǎn)業(yè)集群。西太湖科技產(chǎn)業(yè)園所處的武進區(qū)，已累計投資石墨烯相關(guān)平臺載體及產(chǎn)業(yè)化服務設施建設超過20億元。
其中的江蘇二維碳素與上海中微所有很多交流，據(jù)丁古巧介紹，該公司去年賣出了價值千萬的石墨烯膜材料，可以用到腕表等智能可穿戴設備上，“柔性材料國外已經(jīng)做得很好了，國內(nèi)也已經(jīng)有很好的進展，陸續(xù)有產(chǎn)品出來。內(nèi)部消息已經(jīng)拿到了很大訂單，產(chǎn)品線已經(jīng)有一些了?！?
相較于江、浙、重慶地方政府的大手筆投入，上海在石墨烯方面顯得較為冷靜，丁古巧笑著說，“沒有辦法，上海的院所太多，人才太多，大家都有實力，哪個學科都重要，也有很多有潛力的項目，政府該重點支持哪個？所以上海的態(tài)度不像其他地方那么激進，對重點項目有必要的支持，但不會像外地那樣壓上很多資源。像寧波就那么幾個團隊，只要政府支持，一下就可以投入上億，那就很厲害了?！钡」徘蓪σ恍└L企業(yè)的未來不看好，“太多企業(yè)盲目跟風了，很多民營企業(yè)不懂，一下投入幾億，但短期無法見效，這時候錢投太多反而成為壓力，資金成本太高，可能會遇到問題。今年肯定要死掉一大批企業(yè)，但總有一些可以出來。目前粉體類的產(chǎn)業(yè)化比較順利，很多公司已經(jīng)開始賣粉體賺錢了。”在中微所的陳列室里擺放著一瓶瓶石墨烯黑色粉末，拿在手中輕如無物。據(jù)介紹，這么一大瓶粉體只有幾克。
此外，據(jù)董明介紹，中航集團的材料研究所的石墨烯研究成績不俗，“他們的單層石墨烯拿到了大直徑的膜，是用合成的手段做出來的。”
2013年2月21日《中國航空報》中航工業(yè)航材院宣布，已突破制備大尺寸、高質(zhì)量石墨烯薄膜的技術(shù)難題，掌握了襯底材料表面晶粒定向受控生長和化學氣相沉積（CVD）反應氣體分壓配比等關(guān)鍵專利技術(shù)，在銅箔表面制備出超過12英寸的石墨烯薄膜；更大尺寸的石墨烯薄膜制備技術(shù)也已突破，近期將批量生產(chǎn)，使大尺寸、高質(zhì)量石墨烯薄膜的工程化制備成為現(xiàn)實，標志著石墨烯制備進入了“膜時代”。
4年前從美國歸國的燕紹九博士是中航工業(yè)航材院石墨烯及應用研究中心核心成員，他在石墨烯增強金屬納米復合材料的研究被中航集團譽為“中國發(fā)明、世界領先”，而廣為宣傳。記者對航材院石墨烯團隊進行了采訪，據(jù)他們介紹，中航院解決了反應源氣體與載氣分壓配比、CVD反應室爐溫均勻性、轉(zhuǎn)移介質(zhì)和載體匹配性、目標物與石墨烯薄膜兼容性等四大難題。并能在使用石墨烯膜時保證其完整性、潔凈度和其他產(chǎn)品性能。對石墨烯薄膜層數(shù)進行單層、多層或混合層的結(jié)構(gòu)控制，實現(xiàn)了大尺寸、高質(zhì)量石墨烯薄膜批量化生產(chǎn)。目前他們的石墨烯薄膜產(chǎn)能每天可達數(shù)百片。“在2015年1月28日召開的基礎院2015年度工作會上，石墨烯制備與應用研究團隊榮獲基礎院2014年度‘科技創(chuàng)新獎’?！?
石墨烯電池雞肋之爭
相對于石墨烯手機屏幕和粉體材料，石墨烯在鋰電池領域才是有終極幻想的重量級應用，也是股市重度炒作的概念，但同時也是目前更具爭議的話題。丁古巧認為，“這個行業(yè)要想做大，還是要做有高附加值的產(chǎn)品，石墨烯的重量級應用是鋰離子電池和超級電容，因為電池采購商可以容忍較高的價格，市場容量也大。在這里才可以有大市場?！?
不過，對于西班牙科爾瓦多大學宣稱的成果，丁古巧態(tài)度謹慎，“那只是實驗推算，真正要做到這一點有很大的難度。”
但他還是看好石墨烯在鋰電池應用方面的前景“特斯拉的表態(tài)很重要，他們已經(jīng)拿到了實物，能跑400-500公里，當然量產(chǎn)的結(jié)果不好說。但這是很重要的標志性事件。畢竟特斯拉是有世界性影響力的企業(yè)”。
在鋰電池復合材料方面，丁古巧透露寧波墨西科技有限公司的投入很大，有一定進展，“他們是由中科院出來的一撥人創(chuàng)立的。但下游產(chǎn)品開發(fā)的門檻較高，我們也開始了電池方面的材料研發(fā)，已經(jīng)有原材料給下游的企業(yè)使用了，效果還不錯?！?
記者采訪了一家為比亞迪和其他電池制造商供應石墨烯材料公司的李姓負責人，他對記者稱，目前石墨烯在鋰電池的應用只有百分之零點幾的添加劑，石墨烯要想成為主流材料是有一些可能，但目前沒有一家企業(yè)能真正有產(chǎn)品推出來。即便如此，就有很多公司敢說自己在做石墨烯電池。他的公司有一些產(chǎn)品已經(jīng)進入中試階段，但他并不悲觀，“估計今年開始石墨烯產(chǎn)品會進入走量階段?！?
為弄清楚動力電池新材料研究的熱點，記者采訪了汽車技術(shù)供應商巨頭博世中國技術(shù)與研究中心的高級經(jīng)理張敬君博士，他目前負責博世中國的新能源電池研究，他說：“目前動力電池的正極材料的熱點聚焦于磷酸鐵鋰、三元材料、NCA（超級電池）。其中磷酸鐵鋰不導電，只有把石墨烯做成納米材料包到磷酸鐵鋰上才可以導電，才能有很好的功率。同時想辦法增加電池的導電率，充放電較快。但是這個方案有技術(shù)難點，石墨烯要包得很好，使用的材料要少，還要使電池有更大的容量。”
張敬君認為，目前主流的三元材料電池主要的努力方向是降低鈷的含量，因為鈷很貴?，F(xiàn)在已經(jīng)有很大的進展，起初，三元電池中鋰、鈷、鎳三者之比為1：1：1，后來這個比例是5：2：3，到現(xiàn)在做得最好的能達到8：1：1。鋰電池負極材料的研究熱點是硅材料如何替代石墨，這樣可以獲得很高的容量，理論上可以達到現(xiàn)在電池容量的10倍左右，但目前實際上只有2倍左右，而且大部分和硅與石墨在一起混用。
在張敬君看來，目前石墨烯對動力電池的貢獻不足，只能用作導電添加劑，原來導電添加劑需要電池總重量的2%左右，現(xiàn)在只需要0.5%的石墨就可以了，而且充電速率也更快。但用量實在太少。
“不管三元材料還是磷酸鐵鋰把石墨烯包上去都不好操作。石墨烯在其他地方可能會有突破，但是在鋰電池上的應用，我覺得前途不大，因為石墨烯是不能儲鋰電子，或說儲存得很少?！?
對于特斯拉或西班牙高校的研究成果的傳聞，張敬君認為石墨烯在超級電容器上應用是可以的，但容量密度沒有宣稱的那么大，可以使得電池的功率很大。不要鋰離子進入材料內(nèi)部，只要吸附在材料表面就可以，所以石墨烯在電容器上應用是可以的，充放點的速率較高。
在他看來，用了碳納米管或石墨烯，加快電池放電速度不難實現(xiàn)，但是充電有問題，石墨本身性質(zhì)限制了鋰離子，添加了電子導體，并沒有鋰離子，不能明顯改善碳負極的效果，但是能增加導熱性能，有可能讓熱傳導編號，降低電池充電溫升有幫助，要改善充電還要對電池負極也做出改變，僅僅添加導電材料不行。
對于西班牙高校獲得的高速充電的成果，董明則從電站符合承載的角度認為難以成為現(xiàn)實應用，他做了一道簡單電站充放的推算，“如果按其宣稱，充一次電跑1000公里，在車的輕量化做得不錯的前提下，需要消耗150度電，也就是150千瓦小時，假如充電效率是100%，如果用六七分鐘充滿，就要大約1500千伏安的充電機組，如果在上海有很多輛車同時充電，上海的電網(wǎng)就癱瘓了?！?
對于石墨烯對提升鋰電池導電率，董明認為在原理層面有說不通的地方，“電池的導電速度是鋰離子決定的，如果想快充電，需要把鋰離子電導率和石墨電子電導率同時提高，如果添加石墨烯增加了電子電導率，但是沒有增加鋰離子的電導率，快充是不可能實現(xiàn)的。電子和鋰離子的傳導率要相平衡，如果電子跑得快，鋰離子跑得慢就比較安全，要是反過來，就有安全隱患，會造成電極短路。所以說電池非常復雜，要相互匹配，不是說僅僅加一點石墨烯就能讓電池性能大大提高?！?
董明稱：“石墨烯在電池里的用量不過總重量的2%，這個量不能讓任何一家企業(yè)吃飽飯。我一直關(guān)注導電添加劑，經(jīng)過我的調(diào)研，三五年內(nèi)，它只能是個故事 ，我覺得碳管還是更有利一些，因為日本的碳納米管在電池上的應用是每年百噸、千噸級別的，碳納米管在國內(nèi)也有幾十噸級別的應用。另外成本相對較低，價格較低，很多企業(yè)是用得起的，也有一定效果，也不限于電池，在橡膠、陶瓷、合金等材料都有應用。”
記者最后采訪了在韓國的Ruoff教授，對于產(chǎn)業(yè)化以及關(guān)于特斯拉等問題，這位石墨烯領軍人物沒有正面回答，不過他的表態(tài)值得玩味，他表示他看好石墨烯在油墨、石墨烯填充的聚合物、透明導電薄膜，類似塑料電子的導電基板，以及其他一些高強度的應用，并未提及石墨烯在鋰電池方面的應用前景。他還表示，許多科學家都在石墨烯薄片，氧化石墨烯薄片，還原石墨烯薄片和其他化學改性石墨烯薄片在不同有機溶劑中的分散液制備方面取得了進展。
同時記者聯(lián)系上了正跟隨Ruoff教授做博士后研究的中國留學生張旭，據(jù)他介紹，在Ruoff教授的指導下，他們開始嘗試合成出沒有報道過的碳材料，完全新的碳結(jié)構(gòu)，也就是說已經(jīng)不是石墨烯了?！暗玆uoff教授還是很關(guān)注石墨烯，我們的合成經(jīng)常要從石墨烯出發(fā)。”
誰能贏
對于中國企業(yè)在電池新材料方面的研發(fā)能力，張敬君表示看好，“中國的企業(yè)和機構(gòu)的電池材料的研究和海外相比較，不太落后，海外一旦有新東西做出來，國內(nèi)的企業(yè)或機構(gòu)會很快也做出來，可以做到技術(shù)跟隨?！?
他承認這方面的研究美國是最強的，國內(nèi)企業(yè)沒有太充裕的資本和精力去做研究，反而高校有很多錢做材料研究，但做的成果是為了發(fā)文章，要是院所高校由企業(yè)去牽引，那效果就大不一樣了。
美國石墨烯研發(fā)力量之強，從記者所接觸的幾家較為突出的中國企業(yè)的科研帶頭人就可見端倪，大多數(shù)企業(yè)的領軍人物都是美國海歸，而且美國的石墨烯頂級科學家層出不窮，最近在網(wǎng)上遭到熱炒的浙大最年輕“博導”陸盈盈也是在美國康奈爾大學從事石墨烯相關(guān)研究。
和韓國相比，中國的石墨烯研究也不占上風，張旭分析稱，“韓國有一些頂級的原創(chuàng)工作，發(fā)表在《Nature》或者《Science》上，而我們似乎缺乏。中韓差距不算太大，差距主要還是來自于實驗思路?！?
從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，韓國在石墨烯研究處于世界相對領先地位。據(jù)統(tǒng)計，2004-2010年間，在石墨烯研究領域，韓國發(fā)表的學術(shù)論文數(shù)占總論文數(shù)的4.3%，僅次于美國、歐盟、中國和日本。一些代表性工作，例如利用化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition, CVD) 在金屬鎳基底上生長薄層石墨烯，具有世界級的影響力。2014年，來自韓國三星先進技術(shù)研究院及成均館大學的科學家在沉積鍺的單晶硅基板上生長出超大尺寸、無缺陷的單層單晶石墨烯，在石墨烯的國際專利申請方面，韓國的產(chǎn)出更為可觀。申請專利數(shù)排名前十的機構(gòu)中，有三家來自韓國，其中三星公司的專利數(shù)排名世界第一。申請專利數(shù)排名前十的科學家中，有七名來自韓國。韓國在石墨烯領域的領先地位是與國家級的戰(zhàn)略支持和以三星電子為代表的企業(yè)界的大力配合是分不開的。
相較于中國石墨烯中小企業(yè)無序群起，韓國政府制定了詳細發(fā)展規(guī)劃，由大公司負責實施。他們重點推動石墨烯在觸摸面板、有機發(fā)光二極管、電致變色智能窗、電動汽車二次電池、高壓大功率超級電容器、超輕強復合材料、高性能阻氣膜、電磁波屏蔽、環(huán)保型抗氧化鋼板等9大領域的應用。韓國政府為搶占石墨烯制高點，設立IBS（Institute for Basic Science，基礎科學院）,是韓國旨在發(fā)展基礎科學成立的類似德國馬克斯-普朗克研究所的機構(gòu)。
韓國石墨烯的發(fā)展進程中，Philip Kim是起到重要啟示作用的關(guān)鍵人物，Philip Kim從首爾大學畢業(yè)后在哈佛大學獲得博士學位?，F(xiàn)在為美國哥倫比亞大學教授，2005年，他在《Nature》上發(fā)表了一篇關(guān)于石墨烯的論文，其成果只比獲得諾獎的英國團隊落后幾個月。張旭認為這對韓國的石墨烯發(fā)展的影響，如同日本人飯島澄男最先發(fā)現(xiàn)碳納米管（此說有爭議）對日本納米管發(fā)展的影響，后來日本人在碳納米管方面做了很多領先工作。
朱彥武也認可此說，“韓國大公司在這方面的積累很深厚，他們的專利布局非常早，力量更雄厚，他們是國家戰(zhàn)略整體布局。”而且朱彥武認為，在動力電池材料的競爭中，石墨烯的應用充滿了不確定性，鋰電池的正極材料還有很多選擇，現(xiàn)在除非有全新的技術(shù)，把石墨烯用作電池的主要材料，否則它一直是添加劑。
在這場重要而又充滿懸念的競賽中，誰最終能搶得先機，一直作為追隨者的中國，會不會迷失在那些不確定性中。懸念似乎還在，不過誰是石墨烯角力的最終贏家，華為任正非有這樣的論述：“我認為這個時代將來最大的顛覆，是石墨烯時代顛覆硅時代，但是顛覆需要有繼承性發(fā)展，在硅時代的成功佼佼者最有希望成為石墨烯時代中的佼佼者。因為現(xiàn)在芯片有極限寬度，硅的極限是七納米，已經(jīng)臨近邊界了，石墨已經(jīng)是技術(shù)革命前沿邊了。但邊沿機會還是硅時代的領先公司。不可能完全憑空出來一個小公司，然后就領導了時代脈搏，而且石墨烯這個新技術(shù)在世界上的發(fā)展也不是小公司能做到的?！?
