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階段，但應用潛力巨大。“通過類比硅材料的發展史，石墨烯的發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模化制備技術還不成熟，業界還需要努力。”朱宏偉坦言。

基于一系列的優異性能，使石墨烯在新能源、柔性電子、特種等方面有很多潛在的應用。“預計可能會帶來一個千億級的產業，甚至可能帶來某些傳統領域的顛覆性事件。像美國、日本、歐盟、韓國等國都把石墨烯研究列入國家戰略層面。”銀基烯碳集團高級研究員于灝表示。

產業化進程并不順利

不少專家學者認為，目前整個石墨烯產業還處于市場培育期，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，產業化推進并不順利。

王忠輝表示，從產業化角度來看，“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？

中國航發北京特種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。”

“石墨烯進入產業鏈下游，要以企業為導向，以應用產品為導向，下游應用企業可以牽頭做一些標準，以更好地推動石墨烯的應用產業化。”寧波中車新能源超級電容研究所副所長鄭超直言。

行業發展尚需切實努力

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，中國石墨烯產業未來總體目標是“2020年形成百億產業規模，2025年整體產業規模突破千億。”

近日，工信部部長苗圩也表示，“十三五”期間工信部將聯合有關部門，大力推進新材料產業的發展，從先進基礎材料、關鍵戰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、中關村石墨烯產業聯盟理事長劉忠范強調，石墨烯的應用研究剛剛走出實驗室，仍處于產業化的前夜，至多屬于起步階段。這個行業需要耐心，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，石墨烯行業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。