“充電5分鐘，通話N小時?！边@句廣告詞相信很多人耳熟能詳，隨著快充電池的普及，對于背后的助攻神器我們更多了一份好奇心。追其原因是因?yàn)閺S家使用了“石墨烯電池”的緣故。

石墨烯被譽(yù)為新世紀(jì)的“材料之王”。是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，厚度在一個納米以下，具有非常良好的抗拉強(qiáng)度及透光、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，最早是由諾貝爾獎獲得者－英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家AndreGeim和KonstantinNovoselov用微機(jī)械剝離法從石墨中分離得到的。

最薄卻最堅(jiān)硬的碳

自然界中的奧妙是無窮的，也正是由于具有高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高強(qiáng)度和高剛度，石墨烯在業(yè)內(nèi)被冠以“黑金”或者“新材料之王”的頭銜。它使得一些此前只能在理論上進(jìn)行論證的量子效應(yīng)可以通過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，也使得一些原來需要在巨型粒子加速器中進(jìn)行的試驗(yàn)，如今可以在小型實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用石墨烯進(jìn)行。石墨烯還具有所謂的量子霍爾效應(yīng)，這種諾貝爾獎量級的重要效應(yīng)在以往是需要在極低溫下才能顯現(xiàn)的，石墨烯卻能將它帶到室溫下。這是石墨烯給人類物理學(xué)研究帶來的特殊意義。

近年來，隨著新能源汽車和移動通訊設(shè)備的發(fā)展，如何改進(jìn)和提升各類動力和儲能電池材料的性能，成為業(yè)內(nèi)一直以來關(guān)注的一個焦點(diǎn)問題。記者在與多位業(yè)內(nèi)專家交流時了解到，將石墨烯作為基礎(chǔ)材料添加到現(xiàn)有的各類電池材料中，已經(jīng)成為國內(nèi)各主流電池企業(yè)采用的一種普遍的電池生產(chǎn)方式。

目前看來，在主流應(yīng)用技術(shù)中，石墨烯所扮演的角色主要有三：一是直接作為正-負(fù)極材料；二是作為導(dǎo)電添加劑添加到正負(fù)極電極材料中或?qū)﹄姌O材料進(jìn)行復(fù)合改性處理，提高電極導(dǎo)電性和充放電倍率性能；三是作為集流體或者集流體涂層，其主要作用在于提高電池功率特性。其中，石墨烯直接作為負(fù)極材料時，因其表面特性極易受到外界影響導(dǎo)致穩(wěn)定性極差，存在首次效率低下等問題，不能滿足鋰離子電池的性能需求，所以在鋰離子電池上的應(yīng)用主要為后兩種方式。

一位電池企業(yè)負(fù)責(zé)人向記者描述石墨烯在負(fù)極材料中的工作原理時談道：“如錫基、硅基等高容量型的鋰離子電池負(fù)極材料，存在的問題是隨著鋰離子反復(fù)地嵌入和脫出，電極在充放電過程中，體積變化較大，活性材料剝落，使得電極活性物質(zhì)之間失去電接觸，導(dǎo)致電極表現(xiàn)出較差的循環(huán)性能。而石墨烯憑借其獨(dú)特的二維薄片結(jié)構(gòu)，在充放電過程中體積變化很小，可有效抑制高容量負(fù)極材料的體積膨脹，并阻止負(fù)極材料的團(tuán)聚現(xiàn)象?！?/p>

中國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，石墨烯概念在全球受到追捧，各國政府、科研院所、企業(yè)和金融機(jī)構(gòu)等都對此給予了較大關(guān)注。根據(jù)BCCResearch最新研究報告預(yù)測：2018年全球石墨烯市場規(guī)模將達(dá)到1．95億美元，到2023年將超過13億美元。

中國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展也較快，2015年全國石墨烯市場規(guī)模約610萬美元，同比增長超過336％，初步統(tǒng)計2016年已突破2000萬美元。然而在快速發(fā)展的同時，中國的石墨烯產(chǎn)業(yè)也飽受爭議，業(yè)界有人質(zhì)疑其將“淪為下一個光伏產(chǎn)業(yè)”，給產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展構(gòu)成障礙。

由于技術(shù)進(jìn)步和成本下降速度不夠快的原因，目前中國的石墨烯行業(yè)還沒有出現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，政府的產(chǎn)業(yè)扶持政策體系也在完善過程中。但依據(jù)目前的市場需求預(yù)測，中國的石墨烯產(chǎn)業(yè)化將會在較短時間內(nèi)取得突破。

中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)布的2016年數(shù)據(jù)顯示：到2020年，全球石墨烯市場規(guī)模將超過1000億元，新能源行業(yè)的鋰電池和超級電容市場規(guī)模將突破534億元，其中中國占比50％－80％。

近期，中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部發(fā)布《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，石墨烯被“十三五”列為材料領(lǐng)域重大專項(xiàng)。

此外，在該規(guī)劃中，科技部要求各企業(yè)要重點(diǎn)發(fā)展石墨烯、磁電子材料、印刷電子材料、功能晶體與激光技術(shù)等。帶動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)生長點(diǎn)的形成，切實(shí)促進(jìn)市場前景廣闊、資源消耗低、帶動系數(shù)大、就業(yè)機(jī)會多、綜合效益好的材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

國內(nèi)技術(shù)仍顯遜色

一個有趣的現(xiàn)象是，盡管主流電池企業(yè)并未把石墨烯視作“掌上明珠”，但卻無一例外地不放棄對其進(jìn)行跟蹤研究。

記者了解到，與國外更為成熟的研究相比，國內(nèi)在石墨烯制造方面也稍顯遜色?！昂苌儆衅髽I(yè)把石墨烯做到薄至十層以內(nèi)，或者做到徑面很小的程度，與其稱之為石墨烯，多數(shù)產(chǎn)品仍然還是薄層石墨而已，當(dāng)然這也是我們需要加強(qiáng)研發(fā)的方向?！币晃浑姵仄髽I(yè)負(fù)責(zé)人說。

不過，在正道的回復(fù)中記者發(fā)現(xiàn)，他們在石墨烯的研發(fā)工作上另辟蹊徑，其中談道：“石墨烯應(yīng)用于電池，有很多的方法，作為添加劑是普遍采用的方法，效果的確有限。正道石墨烯超級電池采用完全不同的開發(fā)方法，這是真正意義的石墨烯電池，很快會在國內(nèi)生產(chǎn)。”至于如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，作為公司的核心技術(shù)，正道對此表示暫時不對外公開。

回望歷史，人類社會在遵循自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，確實(shí)曾有許多定論被不斷推翻，確實(shí)也出現(xiàn)過太多由不可能到可能的轉(zhuǎn)變。倘若有一天，石墨烯果真被揭開那層神秘的面紗，向世界展示出其更為“神奇”、更具顛覆性的能量時，想必每個人都會樂見其成的。

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