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11月30日,為引導(dǎo)石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展,工信部、國(guó)家發(fā)改委、科技部三部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《意見(jiàn)》)。
據(jù)悉,作為“21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿?/span>”的神奇材料,石墨烯在清潔能源、海水淡化、可穿戴技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)、電子信息等領(lǐng)域?qū)?lái)革命性變化,未來(lái)10年內(nèi),有望形成千億產(chǎn)業(yè)規(guī)模,拉動(dòng)萬(wàn)億產(chǎn)業(yè)鏈。
石墨烯到底有多神奇??今天本報(bào)記者獨(dú)家采訪(fǎng)調(diào)查,讓我們一起揭開(kāi)這些極具視覺(jué)沖擊報(bào)道的“外衣”,真真切切的看看石墨烯技術(shù)的真面目吧!
圖為石墨烯發(fā)現(xiàn)者諾貝爾獎(jiǎng)得主Andre?Geim(資料圖)
先來(lái)看看最近網(wǎng)上“重磅”拋出的有關(guān)石墨烯電池獲突破性進(jìn)展的報(bào)道↓↓↓
●特斯拉很快將做到一次充電行駛500英里,很可能使用硅/石墨烯負(fù)極代替目前的石墨負(fù)極;
●華為Mate?8發(fā)布會(huì)前,有消息稱(chēng)該產(chǎn)品將采用全新的石墨烯電池,5分鐘可充入48%的電量,供華為手機(jī)通話(huà)10小時(shí);
●繼去年底西班牙爆出石墨烯公司Graphenano研究出首例石墨烯聚合材料電池,充電10分鐘將跑1000公里的消息后,又有報(bào)道稱(chēng)該公司將建設(shè)石墨烯聚合物電池制造廠(chǎng),滿(mǎn)產(chǎn)后電池年產(chǎn)量將超過(guò)80萬(wàn)塊;
●另有報(bào)道稱(chēng)山東玉皇新能源有限公司研制出石墨烯電池,充電半小時(shí)可跑400公里......
本報(bào)對(duì)以上新聞的調(diào)查采訪(fǎng)結(jié)果:
?關(guān)于特斯拉采取硅/石墨烯代替目前的石墨負(fù)極能提高能量密度的傳聞:業(yè)內(nèi)人士告訴《中國(guó)能源報(bào)》記者,硅材料具有最高的理論比容量,但硅在充放電過(guò)程中體積膨脹顯著,會(huì)導(dǎo)致活性物質(zhì)粉化脫落,而使容量迅速衰減。而利用石墨烯的高比表面積、優(yōu)異導(dǎo)電性和強(qiáng)機(jī)械韌性,可有效提高硅負(fù)極的循環(huán)性能。但他同時(shí)表示,特斯拉實(shí)現(xiàn)這種高性能石墨烯電池的量產(chǎn),可能需要數(shù)年時(shí)間。
?華為Mate?8發(fā)布會(huì)并未透露有關(guān)石墨烯電池的任何事宜,而之前發(fā)布有石墨烯信息的微博并沒(méi)有官方認(rèn)證。華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)董事長(zhǎng)余承東對(duì)外界表示:華為一直在研發(fā)石墨烯技術(shù),技術(shù)成熟度領(lǐng)先,但是石墨烯目前不具備商業(yè)化的條件,市場(chǎng)上也沒(méi)有企業(yè)能夠量產(chǎn),商業(yè)化還需要時(shí)間。
?對(duì)于西班牙的石墨烯聚合材料電池,記者采訪(fǎng)的多位業(yè)內(nèi)專(zhuān)家均稱(chēng),沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)該公司的產(chǎn)品,也沒(méi)有查到充放電曲線(xiàn)、中值電壓等基本參數(shù)。有專(zhuān)家指出,如果他們所用的是超級(jí)電容和鋰電池組成的電池組,那么以目前常用的電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì),能量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到1000公里。
?山東玉皇新能源有限公司副總經(jīng)理高洪森則對(duì)記者表示,他們已具有研發(fā)充電10分鐘充滿(mǎn)80%電量、續(xù)航300~400公里電池的能力,但由于充電樁不太理想,還未達(dá)到理想狀態(tài)。針對(duì)“玉皇稱(chēng)加入石墨烯后可在-20℃充電”的報(bào)道,高洪森表示,目前0℃以下還不能完成充電,電池可在-40~55℃使用,充電環(huán)境溫度則要在0~45℃。
石墨烯材料為啥這么火?
石墨烯是人類(lèi)已知的最薄、最堅(jiān)硬的納米材料,在光、電、熱、力等方面具有優(yōu)異性能,極具應(yīng)用潛力。但目前石墨烯材料批量化生產(chǎn)和應(yīng)用尚未完全實(shí)現(xiàn),真正應(yīng)用的領(lǐng)域還較為有限。
石墨烯材料為何如此之火?北京有色金屬研究總院劉冠偉博士、天津師范大學(xué)能源與材料工程中心執(zhí)行主任李喜飛在接受記者采訪(fǎng)時(shí)一致指出,2010年安德烈·海姆因(Andre?Geim)發(fā)現(xiàn)石墨烯而獲諾貝爾獎(jiǎng),自此石墨烯倍受關(guān)注。
石墨烯在中國(guó)的真實(shí)情況?
儲(chǔ)量大:一位不愿具名的業(yè)內(nèi)人士告訴記者,由于近年來(lái)傳統(tǒng)能源消耗帶來(lái)的環(huán)境污染事件集中爆發(fā),亟需推動(dòng)清潔能源技術(shù)發(fā)展。而我國(guó)石墨產(chǎn)量大,全世界石墨資源儲(chǔ)量約15億噸,我國(guó)儲(chǔ)量約10億噸,前景很被看好。
石墨烯企業(yè)數(shù)量多:中國(guó)石墨烯聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)李義春指出,中國(guó)的石墨烯企業(yè)不在少數(shù),但這些企業(yè)目前均處于發(fā)展初期,能否形成產(chǎn)業(yè)龍頭,還需要觀(guān)察。盡管如此,并不妨礙石墨烯在資本市場(chǎng)的熱度持續(xù)高漲,不少上市公司涉足石墨烯概念股。
正處于從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)期:《意見(jiàn)》指出,發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè),對(duì)帶動(dòng)相關(guān)下游產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步,提升創(chuàng)新能力,加快轉(zhuǎn)型升級(jí),激活潛在消費(fèi)等,都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)石墨烯材料及應(yīng)用經(jīng)過(guò)自主系統(tǒng)研發(fā),生產(chǎn)技術(shù)、?料、智能穿戴等產(chǎn)品上的應(yīng)用效果逐步顯現(xiàn)。當(dāng)前,我國(guó)石墨烯材料正處于從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)期。
目前石墨烯電池技術(shù)=不存在?
劉冠偉指出,實(shí)驗(yàn)室成果并不等于工業(yè)化。在他看來(lái),目前“石墨烯電池”技術(shù)接近于不存在,石墨烯只在理論上能夠提高充放電速率,而對(duì)于容量的提升基本沒(méi)有任何幫助。
他指出,石墨烯材料本身納米材料的高比表面積等性質(zhì)與現(xiàn)在的鋰離子電池工業(yè)的技術(shù)體系是不兼容的,而且成本高昂。石墨烯的本征特性決定了其在超級(jí)電容中應(yīng)用的希望比在鋰離子電池中要大一些,但如果用超級(jí)電容做電動(dòng)汽車(chē),充電很快,但續(xù)航里程會(huì)非常糟糕。
但安德烈·海姆指出,10年前,一些人認(rèn)為石墨烯只是噱頭,將很快消失,但事實(shí)并非如此,一些當(dāng)初認(rèn)為石墨烯是炒作的人,最終加入到石墨烯的研究中。“不管你喜歡與否,它們將不可避免的在今后被應(yīng)用,我們應(yīng)該運(yùn)用這些材料進(jìn)行科學(xué)研究,并將它們很好地利用起來(lái)。”
市場(chǎng)對(duì)新材料的價(jià)格極其敏感。李喜飛就對(duì)記者表示,石墨烯的應(yīng)用價(jià)值有多大,要看它取代什么材料,在價(jià)格上有優(yōu)勢(shì)才有望被廣泛采用。另有不愿具名的專(zhuān)家也指出,目前阻礙石墨烯應(yīng)用的主要問(wèn)題是高昂的生產(chǎn)成本。
石墨烯應(yīng)用于哪個(gè)領(lǐng)域最被看好?
多位專(zhuān)家在接受記者采訪(fǎng)時(shí)普遍表示,儲(chǔ)能領(lǐng)域最被看好。上述專(zhuān)家認(rèn)為,隨著石墨烯氧化還原制備技術(shù)的不斷提高,規(guī)模化制備成本也將逐步下降,當(dāng)價(jià)格降低到市場(chǎng)可接受的程度時(shí),石墨烯將快速滲透到儲(chǔ)能領(lǐng)域當(dāng)中,率先實(shí)現(xiàn)石墨烯在下游應(yīng)用領(lǐng)域的規(guī)?;瘧?yīng)用。
國(guó)家明確:把石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)
《意見(jiàn)》指出,我國(guó)多個(gè)具有石墨烯特色的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范區(qū)已露雛形,產(chǎn)業(yè)化步伐明顯加快。
記者了解到,中航工業(yè)集團(tuán)石墨烯產(chǎn)業(yè)化基地于11月27日落戶(hù)天津東麗區(qū),中航工業(yè)董事長(zhǎng)、黨組書(shū)記林左鳴表示,將以石墨烯技術(shù)為契機(jī),實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新的“彎道超車(chē)”。據(jù)悉,中航工業(yè)掌握了高性能、低成本石墨烯納米片和石墨烯薄膜的制備技術(shù),可以將石墨烯控制在三層以下。預(yù)計(jì)未來(lái)兩年,中航工業(yè)將有近10個(gè)石墨烯項(xiàng)目進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。
目前,石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被國(guó)家納入戰(zhàn)略布局?!吨袊?guó)制造2025》選擇10大優(yōu)勢(shì)和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破,9月29日,首個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線(xiàn)圖發(fā)布。其中,將新材料領(lǐng)域細(xì)分為前沿新材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料和先進(jìn)基礎(chǔ)材料三大方向,而石墨烯材料就是前沿新材料的四大重點(diǎn)之一。此外,“十三五”新能源汽車(chē)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng),也將石墨烯等新材料列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。
重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線(xiàn)明晰了石墨烯未來(lái)十年的發(fā)展目標(biāo):到2020年實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)鋰電池用石墨烯基電極材料,較現(xiàn)有材料充電時(shí)間縮短1倍以上,續(xù)航里程提高1倍以上;海洋工程等用石墨烯基防腐蝕涂料,較傳統(tǒng)防腐蝕涂料壽命提高 1 倍以上;柔性電子用石墨烯薄膜,性?xún)r(jià)比超過(guò) ITO,且具有優(yōu)異柔性,可廣泛應(yīng)用于柔性電子領(lǐng)域;光/電領(lǐng)域用石墨烯基高性能熱界面材料,石墨烯基散熱材料較現(xiàn)有產(chǎn)品性能提高2倍以上。到2025年,各行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?;瘧?yīng)用。
《意見(jiàn)》提出,將把石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成先導(dǎo)產(chǎn)業(yè),著力提升石墨烯材料及其應(yīng)用產(chǎn)品的綜合性能,推進(jìn)石墨烯首批次產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,加快培育和壯大石墨烯產(chǎn)業(yè)。
根據(jù)《意見(jiàn)》,到2020年,將形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系,實(shí)現(xiàn)石墨烯材料標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和低成本化,建立若干具有石墨烯特色的創(chuàng)新平臺(tái),掌握一批核心應(yīng)用技術(shù),在多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用。形成若干家具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的石墨烯企業(yè),建成以石墨烯為特色的新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地。
據(jù)了解,為保障石墨烯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展,《意見(jiàn)》要求相關(guān)部門(mén)因地制宜研究相關(guān)政策措施,國(guó)家將加大政策扶持,加強(qiáng)投融資引導(dǎo),完善標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系,并加強(qiáng)行業(yè)管理服務(wù)。