石墨烯被稱為 '黑金' , '新材料之王' , 甚至被譽為 '徹底改變21世紀的黑科技' , 圍繞著石墨烯的研究一直在進行著, 尤其是在能源電池方面的研究. 尤其是對智能手機續航以及新能源電動汽車的興起, 更是加快了石墨烯在該方面的應用.
近期有 '充電10分鐘, 續航1000裡的石墨烯電池來襲' 等等消息出現, 又燃起了人們的希望. 但在第二屆國際碳材料大會上, 石墨烯的專家們卻道出了實情: 片面的強調快充快放只是個學術說法而已, 離真正應用還遙遠的很. 石墨烯在電池上會有所貢獻, 但所謂的可以產生顛覆性改變還未看出來.
除了應用之外, 石墨烯本身的製備還存在著非常嚴重的問題, 製備難, 製備過程中產生嚴重的環境汙染, 這都是石墨烯想要由 '碳' 變成 '黑金' 不可繞開的問題. 更重要的是, 專家表示石墨烯的標準甚至都還未制定出來, 沒有達成統一.
石墨烯強國還是泡沫?
石墨烯被稱為 '黑金' , '新材料之王' , 甚至被譽為 '徹底改變21世紀的黑科技' . 之所以有這樣的美譽, 是因為石墨烯是人們發現的第一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料. 由於碳原子特殊結構的排列導致了石墨烯擁有一些非常神奇的特性: 石墨烯不僅是世界上最硬的材料, 而且有很強的柔韌性; 而且擁有高導熱性和超快的載流子遷移率.
這些特性隨便哪一個被應用都將是顛覆當前產業的技術: 比如石墨烯的透明性, 導電性和柔性應用在電子器件領域, 就可以實現柔性觸控屏, 手機可以像腕錶一樣摺疊起來; 石墨烯的抗滲性和導電性可應用於防護塗層和阻隔膜; 石墨烯的柔性, 透明性及對多種物理訊號的高靈敏度響應可以製成感測器, 應用在多功能電子皮膚; 也可以用石墨烯做電極材料, 提升儲能器件的性能.
隨便哪一種應用都可以說是顛覆性的革命. 華為創始人任正非在接受媒體採訪時曾表示未來十年到二十年內會爆發一場技術革命, 石墨烯時代將會顛覆矽時代, 石墨烯是技術革命前沿.
因此, 石墨烯發展這十幾年我國研究 '石墨烯' 的企業也層出不窮, 甚至推動了石墨烯概念股的成長. 清華大學教授沈萬慈表示: '我國具有世界最大的天然石墨產業, 在石墨礦採選技術設備上也處於世界先進水平, 坦桑尼亞, 俄羅斯, 越南等國石墨產業尋求從我國引進採選技術和設備, 我國正在由石墨大國走向石墨強國.
而從數量上來看, 我國石墨烯企業也是出現了爆髮式增長: 來自中國經濟資訊社發布的《2016-2017中國石墨烯發展年度報告》顯示2016年以來我國石墨烯企業年新增企業超過700家, 其中研發類企業佔比約43%.
但對於這一現象, 中國科學院院士, 北京大學化學學院教授劉忠範認為, 中國石墨烯產業發展出現了 '一擁而上' 的群眾運動, 類似當年 '大躍進' 時期的大鍊鋼鐵行動. 他在接受澎湃新聞時曾總結道: 中國的石墨烯行業存在很多不正常現象. 股票市場盲目炒作, 利用石墨烯名目圈錢; 地方政府盲目上馬, 圈地建產業園; 還有一批不負責任的石墨烯玩家炒概念.
清華大學教授朱宏偉在接受網易科技採訪時也表示, 中國石墨烯產業發展有點 '操之過急' , 有泡沫, 魚龍混雜, 但是這個現象是一個東西能走向成熟, 最後能應用起來的一個必然存在的現象.
充電10分鐘續航1000裡? 學術說法
很明顯, ' 黑金 '石墨烯有些被過度消費.
近期, 三星發布了一則報告稱目前已研發出了基於石墨烯材料的新電池技術, 基於石墨烯材質所造的電池將會比目前市面上的普通電池高出45% 的容量, 能夠在提高容量的同時擁有比標準充電速度快5倍的充電速度. 有媒體也將其解讀為充電10分鐘能跑1000裡.
對此, 劉忠範則很中肯的表示, 石墨烯在鋰電子電池上的研究應用已經有十幾年的曆史, 想法比較簡單, 基本都是摻和10%左右的石墨烯在鋰電池上, 就可以改善導電情況, 降低內阻, 提升性能, 可以充電變得更快, 容量更高.
但是, 劉忠範也表示這樣的效果只是在實驗室裡一小節電池可以做到的情況, 如果在現實真正用的時候, 一大堆電池整合到一起就很難說達到這樣的效果了.
' 電池最重要的還是安全性問題, 如果安全性不能保證, 片面強調多塊是不能用的, 這隻是學術說法而已. '劉忠範表示, ' 到目前為止, 石墨烯在電池上的應用還沒有什麼突破, 理論上是有可能的. 但石墨烯的來源太複雜了, 處理方式不一樣, 產生的性能就有所不同, 甚至今天做的, 與明天做的都不一樣. '
對此, 中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟標準委員會戴石峰也直言, 電池中含有石墨烯, 並不意味著這是石墨烯電池.
石墨烯在概念定義和標準上, 甚至都尚未達成統一.
而且, 雖然石墨烯本身是綠色的並不意味生產石墨烯的過程是綠色的, 石墨烯製備的過程會產生大量的環境汙染. 目前, 石墨烯的製備方法主要包括: 機械剝離法, 外延生長法, 氧化石墨還原法, 氣相沉積法等.
' 有些製備方式每生產一噸石墨烯, 需要40-50噸硫酸, 120-150噸新鮮水, 會產生大量的廢酸垃圾. '相關石墨烯企業透露.
沈萬慈也表示在石墨烯行業管理上, 改革開放初的石墨企業, 環保基本沒有投入, 使得汙染本來不重的石墨產業造成了嚴重汙染, 至今後遺症還在.
在石墨烯高端應用尚未突破之前, 卻已經出現了嚴重環境汙染問題.
對此, 劉忠範表示, 企業擔當很重要. 石墨烯產生的環境汙染問題, 在技術層面上是可以解決的. 因此, 石墨烯生產製備帶來的環境汙染問題更多牽扯到成本問題.
' 石墨烯批量製備的企業要擔當其社會責任和推動石墨烯發展的責任, 不要過度追求利潤和低價, 這個問題是可以迎刃而解的. '劉忠範認為.
正如身處石墨烯產業的專家所說, 中國有太多藉著石墨烯概念炒作的企業, 以至於掩蓋了真正的東西. 中國的石墨烯亟待泡沫褪去.
