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石墨烯在新能源領域應用廣泛
近段時間,石墨烯在新能源,尤其是儲能領域,不斷迎來技術突破,如東旭光電、華為、碳世紀先后推出石墨烯基電池。
據(jù)東旭光電副總經理王忠輝介紹,目前石墨烯在電池中主要有兩種作用方式,一是作為導電添加劑,石墨烯具有非常高的導電率和導熱率,一是用石墨烯包覆正極材料。
在寧波中車新能源超級電容研究所副所長鄭超看來,石墨烯將進一步提升超級電容器的能量密度和功率密度,石墨烯基超級電容器是非常具有前景的應用材料。
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)異的物理機械性能、高導熱性、高散熱性是可穿戴能源器件的良好載體。”魏迪表示。
在清華大學教授朱宏偉看來,石墨烯在太陽能電池、光電等領域的應用研究,盡管目前主要處于研發(fā)階段,但應用潛力巨大。“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驗,目前石墨烯在光伏、光電領域的應用與在鋰電池等領域相比還很不成熟,主要原因是由于高質量、大面積的單層石墨烯薄膜規(guī)?;苽浼夹g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、軍工等方面有很多潛在的應用。“預計可能會帶來一個千億級的產業(yè),甚至可能帶來某些傳統(tǒng)領域的顛覆性事件。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。”銀基烯碳集團高級研究員于灝表示。
產業(yè)化進程并不順利
不少專家學者認為,目前整個石墨烯產業(yè)還處于市場培育期,尚未達到市場的快速增長期。盡管石墨烯應用到新能源,尤其是電池中,提升電池性能,但在實際中過程中,產業(yè)化推進并不順利。
王忠輝表示,從產業(yè)化角度來看,“必須要評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)的積極性肯定會非常高。所以,性能提升多少是一個非常重要的原因,技術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)化應用,涉及到價格就會非常謹慎。此外,新材料的導入,需要下游應用市場做出相應的調整,比如有的工藝、設備是不是和新的材料相匹配?需不需要為了材料的應用進行改造?
中國航發(fā)北京航空材料研究院高級工程師燕紹九認為,任何一個成熟的產品都要經歷一個過程,首先有材料、有工藝、再有裝備、最終才能形成產品,產品到商品還有一大步。“整個產業(yè)化的過程當中,事實上面臨很多的問題,需要一一去破解。”
“石墨烯進入產業(yè)鏈下游,要以企業(yè)為導向,以應用產品為導向,下游應用企業(yè)可以牽頭做一些標準,以更好地推動石墨烯的應用產業(yè)化。”寧波中車新能源超級電容研究所副所長鄭超直言。
行業(yè)發(fā)展尚需切實努力
近年來,國家對石墨烯的重視也在不斷加碼、政策利好不斷。在《中國制造2025》重點領域技術路線圖中提到,中國石墨烯產業(yè)未來總體目標是“2020年形成百億產業(yè)規(guī)模,2025年整體產業(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)合有關部門,大力推進新材料產業(yè)的發(fā)展,從先進基礎材料、關鍵戰(zhàn)略材料和新材料著手,解決共性、核心問題,并大力鼓勵新材料市場應用。
在專家們看來,雖然石墨烯在新型儲能材料上具有獨特的優(yōu)勢和巨大的潛力,在新能源領域應用前景廣闊,但目前仍處于初級階段,應循序漸進、腳踏實地予以推進,不應急于求成。
中國科學院院士、中關村石墨烯產業(yè)聯(lián)盟理事長劉忠范強調,石墨烯的應用研究剛剛走出實驗室,仍處于產業(yè)化的前夜,至多屬于起步階段。這個行業(yè)需要耐心,需要堅持,需要踏踏實實努力,石墨烯領域最需“工匠精神”。
“石墨烯在新能源領域有很大的機遇,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炒作,踏實埋頭苦干。” 中科院國家納米中心研究員智林杰也表達了同樣的看法。
有報道稱,石墨烯充一次電,能跑上百公里。鄭超認為,這是過度的宣傳,石墨烯是很好的儲能材料,但是不要夸大其作用,要一步一步慢慢地推進。“這個過程不是一蹴而就的,需要上下游產業(yè)一起,下游企業(yè)制定一些標準和要求,上游進行改進,形成一個很好的產業(yè)鏈結構,踏踏實實進步,共同推動發(fā)展。”