石墨烯在新能源領(lǐng)域應(yīng)用廣泛

近段時(shí)間，石墨烯在新能源，尤其是儲(chǔ)能領(lǐng)域，不斷迎來技術(shù)突破，如東旭光電、華為、碳世紀(jì)先后推出石墨烯基電池。

據(jù)東旭光電副總經(jīng)理王忠輝介紹，目前石墨烯在電池中主要有兩種作用方式，一是作為導(dǎo)電添加劑，石墨烯具有非常高的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率，一是用石墨烯包覆正極材料。

在寧波中車新能源超級(jí)電容研究所副所長鄭超看來，石墨烯將進(jìn)一步提升超級(jí)電容器的能量密度和功率密度，石墨烯基超級(jí)電容器是非常具有前景的應(yīng)用材料。

北京石墨烯研究院執(zhí)行院長魏迪介紹了用于可穿戴技術(shù)的單分子石墨烯電池、基于氧化石墨烯的打印電池、基于石墨烯墨水的電池等最新研究成果。“可穿戴能源器件的首要要求是安全性和能量密度，石墨烯優(yōu)異的物理機(jī)械性能、高導(dǎo)熱性、高散熱性是可穿戴能源器件的良好載體。”魏迪表示。

在清華大學(xué)教授朱宏偉看來，石墨烯在太陽能電池、光電等領(lǐng)域的應(yīng)用研究，盡管目前主要處于研發(fā)階段，但應(yīng)用潛力巨大。“通過類比硅材料的發(fā)展史，石墨烯的發(fā)展可以從中借鑒很多經(jīng)驗(yàn)，目前石墨烯在光伏、光電領(lǐng)域的應(yīng)用與在鋰電池等領(lǐng)域相比還很不成熟，主要原因是由于高質(zhì)量、大面積的單層石墨烯薄膜規(guī)模化制備技術(shù)還不成熟，業(yè)界還需要努力。”朱宏偉坦言。

基于一系列的優(yōu)異性能，使石墨烯在新能源、柔性電子、特種等方面有很多潛在的應(yīng)用。“預(yù)計(jì)可能會(huì)帶來一個(gè)千億級(jí)的產(chǎn)業(yè)，甚至可能帶來某些傳統(tǒng)領(lǐng)域的顛覆性事件。像美國、日本、歐盟、韓國等國都把石墨烯研究列入國家戰(zhàn)略層面。”銀基烯碳集團(tuán)高級(jí)研究員于灝表示。

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程并不順利

不少專家學(xué)者認(rèn)為，目前整個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)還處于市場培育期，尚未達(dá)到市場的快速增長期。盡管石墨烯應(yīng)用到新能源，尤其是電池中，提升電池性能，但在實(shí)際中過程中，產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)并不順利。

王忠輝表示，從產(chǎn)業(yè)化角度來看，“必須要評(píng)估石墨烯電池性能的提升到底有多大？如果電池性能只提升了5%、10%，下游企業(yè)愿不愿意去為了追求這5%、10%或者很小的提升而去嘗試用石墨烯？反之，如果石墨烯對(duì)電池性能的突破是顛覆性的，那么下游企業(yè)的積極性肯定會(huì)非常高。所以，性能提升多少是一個(gè)非常重要的原因，技術(shù)的突破上還需要做大量的工作。”

“在商言商”，成本問題也是一大掣肘，尤其是商業(yè)化應(yīng)用，涉及到價(jià)格就會(huì)非常謹(jǐn)慎。此外，新材料的導(dǎo)入，需要下游應(yīng)用市場做出相應(yīng)的調(diào)整，比如有的工藝、設(shè)備是不是和新的材料相匹配？需不需要為了材料的應(yīng)用進(jìn)行改造？

中國航發(fā)北京特種材料研究院高級(jí)工程師燕紹九認(rèn)為，任何一個(gè)成熟的產(chǎn)品都要經(jīng)歷一個(gè)過程，首先有材料、有工藝、再有裝備、最終才能形成產(chǎn)品，產(chǎn)品到商品還有一大步。“整個(gè)產(chǎn)業(yè)化的過程當(dāng)中，事實(shí)上面臨很多的問題，需要一一去破解。”

“石墨烯進(jìn)入產(chǎn)業(yè)鏈下游，要以企業(yè)為導(dǎo)向，以應(yīng)用產(chǎn)品為導(dǎo)向，下游應(yīng)用企業(yè)可以牽頭做一些標(biāo)準(zhǔn)，以更好地推動(dòng)石墨烯的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化。”寧波中車新能源超級(jí)電容研究所副所長鄭超直言。

行業(yè)發(fā)展尚需切實(shí)努力

近年來，國家對(duì)石墨烯的重視也在不斷加碼、政策利好不斷。在《中國制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖中提到，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)未來總體目標(biāo)是“2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模，2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億。”

近日，工信部部長苗圩也表示，“十三五”期間工信部將聯(lián)合有關(guān)部門，大力推進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從先進(jìn)基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料和新材料著手，解決共性、核心問題，并大力鼓勵(lì)新材料市場應(yīng)用。

在專家們看來，雖然石墨烯在新型儲(chǔ)能材料上具有獨(dú)特的優(yōu)勢和巨大的潛力，在新能源領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，但目前仍處于初級(jí)階段，應(yīng)循序漸進(jìn)、腳踏實(shí)地予以推進(jìn)，不應(yīng)急于求成。

中國科學(xué)院院士、中關(guān)村石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長劉忠范強(qiáng)調(diào)，石墨烯的應(yīng)用研究剛剛走出實(shí)驗(yàn)室，仍處于產(chǎn)業(yè)化的前夜，至多屬于起步階段。這個(gè)行業(yè)需要耐心，需要堅(jiān)持，需要踏踏實(shí)實(shí)努力，石墨烯領(lǐng)域最需“工匠精神”。

“石墨烯在新能源領(lǐng)域有很大的機(jī)遇，但是也同樣面臨很大的挑戰(zhàn)，石墨烯行業(yè)目前最重要的是要避免跟風(fēng)炒作，踏實(shí)埋頭苦干。”中科院國家納米中心研究員智林杰也表達(dá)了同樣的看法。