2015年(nian)11月30日，工信部(bu)、發(fa)改委、科技部(bu)聯合印發(fa)《關于加快(kuai)石(shi)墨烯(xi)(xi)產(chan)業(ye)創新發(fa)展的若(ruo)干意見》。意見指出，要把石(shi)墨烯(xi)(xi)產(chan)業(ye)打造成先導產(chan)業(ye)，到2018年(nian)，實(shi)現(xian)石(shi)墨烯(xi)(xi)材料穩(wen)定生產(chan)；到2020年(nian)，實(shi)現(xian)石(shi)墨烯(xi)(xi)材料標準化，形成若(ruo)干家具有核心競爭力的石(shi)墨烯(xi)(xi)企業(ye)。

2017年(nian)5月北京石墨烯(xi)產業創新中心成立之時，提出了突破石墨烯(xi)應用材(cai)料(liao)復(fu)合(he)化共性技(ji)術(shu)，實現(xian)現(xian)有(you)材(cai)料(liao)升級換代，獲得7個以(yi)上國際領先的石墨烯(xi)殺手锏(jian)應用。近期(qi)我(wo)們將對(dui)七大應用現(xian)狀(zhuang)一(yi)一(yi)報(bao)道 。

石墨烯基(ji)電池正、負極(ji)材料及其優點(dian)

石墨(mo)(mo)(mo)烯具(ju)有(you)(you)獨立的(de)(de)(de)(de)二維結構、優異的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)(he)(he)各(ge)種潛在(zai)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)價值，是(shi)當前材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)科學領域(yu)研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)熱點，石墨(mo)(mo)(mo)烯基納米(mi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)是(shi)一(yi)種很有(you)(you)吸引力(li)的(de)(de)(de)(de)鋰離(li)子電池電極(ji)(ji)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)，尤(you)其針對高能(neng)量密度與高功率密度電池。石墨(mo)(mo)(mo)烯基電池，利用(yong)鋰離(li)子在(zai)石墨(mo)(mo)(mo)烯表面和(he)(he)(he)電極(ji)(ji)之間快(kuai)速大量穿(chuan)梭運動的(de)(de)(de)(de)特性(xing)(xing)(xing)，開發出的(de)(de)(de)(de)一(yi)種新(xin)(xin)能(neng)源電池。石墨(mo)(mo)(mo)烯是(shi)近(jin)年(nian)來研究(jiu)較多(duo)的(de)(de)(de)(de)一(yi)種新(xin)(xin)型材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)，具(ju)有(you)(you)良好的(de)(de)(de)(de)導(dao)電性(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)(he)(he)倍(bei)率性(xing)(xing)(xing)能(neng)，在(zai)鋰離(li)子電池正(zheng)極(ji)(ji)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)和(he)(he)(he)負極(ji)(ji)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)領域(yu)極(ji)(ji)具(ju)應用(yong)潛力(li)。

石(shi)墨烯(xi)基(ji)正極材料

在(zai)正極(ji)復合(he)材料中，石墨(mo)烯(xi)二維高(gao)比表面積的(de)(de)特殊結構及其優異(yi)的(de)(de)電子傳輸(shu)能(neng)(neng)力，能(neng)(neng)有效改善正極(ji)材料的(de)(de)導(dao)電性(xing)(xing)能(neng)(neng)，提高(gao)鋰(li)離(li)子的(de)(de)擴散傳輸(shu)能(neng)(neng)力。而石墨(mo)烯(xi)在(zai)正極(ji)材料中的(de)(de)應用主要是與正極(ji)活性(xing)(xing)物質(zhi)復合(he)，以進一步提高(gao)其性(xing)(xing)能(neng)(neng)，諸如此類(lei)的(de)(de)研(yan)究很多。

石墨烯基負極材料

石墨烯負極材料能夠提高鋰電池理論比容量和倍率性能。負(fu)極材(cai)(cai)料方(fang)面，純石墨烯材(cai)(cai)料由于首次循環庫侖效率低、充放電平臺(tai)較(jiao)高以(yi)及循環穩(wen)定(ding)性較(jiao)差，并(bing)不(bu)能取(qu)代目前商(shang)用的碳材(cai)(cai)料直接作為鋰離子電池負(fu)極材(cai)(cai)料使用。但石墨烯可以作為一種優異的基體材料在鋰電池復合電極材料中發揮更大的作用。將石墨烯與天然石墨、碳納米管、富勒烯等碳材料復合，能利用石墨烯的特殊片層結構，改善材料的力學性能和電子傳輸能力。同時，摻雜后的石墨烯片層間距增大，提供更多的儲鋰空間。

石墨烯在電(dian)池領域的應用形式主要有(you)三種：一是(shi)直接作(zuo)為正(zheng)/負極(ji)材料；二是(shi)作(zuo)為導電(dian)添加劑(ji)，添加到正(zheng)/負極(ji)電(dian)極(ji)材料中，或對電(dian)極(ji)材料進(jin)行復合改(gai)性處理，提高(gao)電(dian)極(ji)導電(dian)性和(he)充放電(dian)倍率；三是(shi)作(zuo)為集(ji)流體或集(ji)流體涂層，用于提高(gao)電(dian)池功率特(te)性。

中科院寧波(bo)材(cai)料所動力鋰電(dian)池工程實驗室(shi)高(gao)級工程師薛(xue)業(ye)建告(gao)訴記者，他們采用石(shi)墨烯復合錳基(ji)氧(yang)化物(wu)催(cui)化劑以(yi)及新型石(shi)墨烯基(ji)高(gao)效空氣陰(yin)極將單體(ti)電(dian)池功率(lv)密度提(ti)高(gao)25%，大(da)幅度提(ti)升了金屬空氣電(dian)池綜合性能。

研究團隊正(zheng)在積(ji)極設計開發(fa)用于通訊基站備用電源(yuan)和(he)電動汽(qi)車增程器的5kW級大功(gong)率(lv)鋁空氣電池系(xi)統。此外(wai)，寧波材料(liao)所(suo)已投入(ru)300萬元購置的非(fei)標準生(sheng)產(chan)線——中試實(shi)驗線，于2017年(nian)8月底建成。這條生(sheng)產(chan)線可(ke)(ke)年(nian)產(chan)金屬空氣電池陰極3.5萬片，“超能電池”未來可(ke)(ke)批量(liang)生(sheng)產(chan)上(shang)市(shi)。

石墨(mo)烯基正(zheng)、負極材料發(fa)展前景

近(jin)年(nian)來，隨著新(xin)能(neng)源(yuan)汽車和移動(dong)通訊設備(bei)的(de)(de)發(fa)展，利用石(shi)墨烯改進、提升動(dong)力、儲能(neng)電(dian)(dian)池材料的(de)(de)性能(neng)，因延長續航里程、電(dian)(dian)池壽(shou)命、同時縮短充放電(dian)(dian)時間，正成為業內(nei)關注的(de)(de)焦點。被認為是新(xin)能(neng)源(yuan)汽車電(dian)(dian)池的(de)(de)突破口。據統計，2014年(nian)我(wo)國新(xin)能(neng)源(yuan)汽車產量是7.48萬輛(liang)，2015年(nian)增長到30萬輛(liang)，預計2020年(nian)將會達200萬輛(liang)。

石墨(mo)烯基正、負(fu)極材料相關企業

中國航(hang)發北京航(hang)空材料研(yan)究院

航材院自制(zhi)石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)粉體，將(jiang)石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)作(zuo)為關(guan)鍵電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極材料(liao)應用于鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，充分利用石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)優異的(de)導電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)性和導熱(re)性，使(shi)鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)內阻、工作(zuo)溫升大幅(fu)降低，從而(er)實現了快速充放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)和長壽命的(de)兼得。此(ci)新(xin)型石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時間僅為普(pu)通(tong)鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)十分之一，但(dan)使(shi)用壽命卻是普(pu)通(tong)鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)5倍，并且有(you)效抑制(zhi)了發熱(re)問題。如(ru)果采(cai)用此(ci)種石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，普(pu)通(tong)手(shou)機(ji)僅用10分鐘即可充滿。該新(xin)型石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)將(jiang)在汽(qi)車、航空、通(tong)訊等領域具有(you)重要的(de)市場前景。

珠海聚碳(tan)

石墨(mo)烯聚碳電(dian)池(chi)，可用(yong)10C的(de)大(da)電(dian)流充(chong)(chong)電(dian)，單(dan)塊充(chong)(chong)滿(man)電(dian)只要6分鐘(zhong)，上(shang)百塊串(chuan)聯在一(yi)起充(chong)(chong)電(dian)，10分鐘(zhong)可達95%以(yi)上(shang)。其功率密度高，能(neng)(neng)達到(dao)達 200~1000W/KG，相當于目(mu)前鋰電(dian)池(chi)的(de)3倍(bei)以(yi)上(shang)，也就是說續航里(li)(li)程能(neng)(neng)夠達到(dao)目(mu)前使用(yong)一(yi)般(ban)電(dian)池(chi)組電(dian)動(dong)車的(de)3倍(bei)左(zuo)右。該(gai)款電(dian)池(chi)的(de)儲能(neng)(neng)量是傳(chuan)統電(dian)池(chi)產品的(de)三(san)倍(bei)，充(chong)(chong)電(dian)次數可達3000次以(yi)上(shang)，電(dian)池(chi)的(de)重量不足傳(chuan)統充(chong)(chong)電(dian)電(dian)池(chi)的(de)一(yi)半，續航里(li)(li)程 1000公(gong)里(li)(li)，能(neng)(neng)實(shi)現900秒極速滿(man)電(dian)。這款石墨(mo)烯基鋰離子移(yi)動(dong)電(dian)源還兼(jian)具(ju)安(an)全性高、使用(yong)壽命長等優(you)點，成為能(neng)(neng)夠兼(jian)顧便捷和安(an)心(xin)的(de)移(yi)動(dong)電(dian)源。

奧(ao)冠新能源

2017年(nian)6月(yue)30日，山東奧冠新能(neng)源科(ke)技(ji)有限公司(si)和(he)(he)青(qing)島華高墨(mo)稀科(ke)技(ji)股(gu)份有限公司(si)在德州聯合(he)(he)發布“石墨(mo)烯(xi)(xi)超(chao)級動力電(dian)池”，并(bing)就共建“石墨(mo)烯(xi)(xi)電(dian)池工程(cheng)技(ji)術中(zhong)心”簽(qian)約合(he)(he)作(zuo)，雙(shuang)方將(jiang)進(jin)一步推(tui)進(jin)石墨(mo)烯(xi)(xi)電(dian)池的研(yan)發速(su)度和(he)(he)深度，在電(dian)池充(chong)電(dian)時間和(he)(he)使(shi)用壽(shou)命方面再做(zuo)突(tu)破。

高(gao)性能(neng)石(shi)墨烯鋰(li)(li)電(dian)池(chi)(chi)由(you)動(dong)力電(dian)池(chi)(chi)和儲能(neng)電(dian)池(chi)(chi)構(gou)成，以石(shi)墨烯作為電(dian)池(chi)(chi)負極材料添加(jia)劑(ji)，顯著(zhu)提高(gao)了電(dian)池(chi)(chi)容量、高(gao)倍率充放電(dian)等性能(neng)，較普通動(dong)力鋰(li)(li)電(dian)池(chi)(chi)整體性能(neng)有明顯提升。電(dian)池(chi)(chi)循環壽(shou)命達2500次以上，高(gao)于市場上的(de)鋰(li)(li)離子電(dian)動(dong)汽車1500次左右的(de)循環壽(shou)命。

奧冠(guan)新能源與華高墨(mo)烯研發的這(zhe)款電池(chi)在(zai)保證安全穩定(ding)無(wu)污染的基礎(chu)上(shang)，力爭(zheng)將原有充電時間縮短一半以上(shang)，電池(chi)的使用(yong)壽命提(ti)高一倍。除此(ci)之外(wai)，加入石墨(mo)烯后(hou)，電池(chi)在(zai)短時間充電、改善低溫性(xing)能、增加續航里程等方面也有很大性(xing)能提(ti)升。

“德(de)州新能源電(dian)動車(che)產業(ye)(ye)發展迅速(su)，電(dian)機、電(dian)控、電(dian)池(chi)(chi)等核心(xin)零部件企業(ye)(ye)逐步集聚，占車(che)輛三(san)分(fen)之(zhi)一(yi)成(cheng)本的電(dian)池(chi)(chi)，需求(qiu)(qiu)量極(ji)大。”徐風靜(jing)說，高性能石墨(mo)烯鋰電(dian)池(chi)(chi)問(wen)世是行業(ye)(ye)內的重大突破，可以滿足今后的發展需求(qiu)(qiu)，為石墨(mo)烯材料的應用產業(ye)(ye)化(hua)走出了一(yi)條康莊大道。

重(zhong)慶魯岳實業新(xin)能源科(ke)技公司

由重慶魯岳實業和旗下新能(neng)源(yuan)科技公司共同出資，主要建設(she)總產(chan)(chan)(chan)能(neng)約為(wei)1億(yi)安時(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)生產(chan)(chan)(chan)線(xian)2條，年(nian)產(chan)(chan)(chan)能(neng)力(li)約為(wei)9億(yi)安時(shi)的(de)(de)石(shi)墨(mo)(mo)烯基鋰離(li)子(zi)動力(li)/儲能(neng)電(dian)(dian)池(chi)和石(shi)墨(mo)(mo)烯三元鋰離(li)子(zi)的(de)(de)動力(li)電(dian)(dian)池(chi)生產(chan)(chan)(chan)線(xian)18條。項目將按(an)照三期規劃進行建設(she)，達產(chan)(chan)(chan)后將實現年(nian)產(chan)(chan)(chan)10億(yi)安時(shi)的(de)(de)動力(li)電(dian)(dian)池(chi)，預計實現年(nian)產(chan)(chan)(chan)值(zhi)65億(yi)元。目前，由該公司生產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)石(shi)墨(mo)(mo)烯基鋰離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)已經(jing)在“panda”新能(neng)源(yuan)汽車上(shang)得到應用。

佛塑科技(ji)

2016年(nian)3月1日，公司與(yu)上硅所(suo)簽(qian)署了《石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)在動力(li)(li)鋰(li)離(li)(li)子(zi)電(dian)(dian)池中的(de)應(ying)用(yong)研究及產業化合(he)作框架協(xie)議(yi)》。雙方(fang)共同成立石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)動力(li)(li)鋰(li)離(li)(li)子(zi)電(dian)(dian)池研發中心(xin)，致力(li)(li)于石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)在動力(li)(li)鋰(li)離(li)(li)子(zi)電(dian)(dian)池及高分子(zi)膜材料(liao)的(de)應(ying)用(yong)研究及產業化工作，重點攻克石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)宏量制備、石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)在鋰(li)電(dian)(dian)池中的(de)使(shi)用(yong)、技(ji)(ji)術(shu)與(yu)產品轉化方(fang)面等關(guan)鍵問題，為公司發展(zhan)新能(neng)源(yuan)及新能(neng)源(yuan)業務(wu)提(ti)供技(ji)(ji)術(shu)創新支持。

目(mu)前(qian)研發(fa)(fa)中心基(ji)(ji)(ji)于上(shang)硅所開發(fa)(fa)出的低缺陷(xian)、高分(fen)散石(shi)墨(mo)烯量產技術，針對石(shi)墨(mo)烯在(zai)動力(li)(li)(li)電池中面臨的產業化應(ying)用(yong)難題(ti)，在(zai)石(shi)墨(mo)烯基(ji)(ji)(ji)動力(li)(li)(li)電池研發(fa)(fa)上(shang)取得了進展，已研制出新型高導電石(shi)墨(mo)烯-碳納米管復合導電劑漿(jiang)料。漿(jiang)料分(fen)散性好，能應(ying)用(yong)于磷酸(suan)鐵鋰動力(li)(li)(li)電池。設計開發(fa)(fa)出高功(gong)率長壽(shou)命(ming)石(shi)墨(mo)烯基(ji)(ji)(ji)磷酸(suan)鐵鋰動力(li)(li)(li)電池和(he)新型高功(gong)率石(shi)墨(mo)烯基(ji)(ji)(ji)鋰離子電池樣本(ben)，目(mu)前(qian)項(xiang)目(mu)正在(zai)建設鋰電池中試生產線。公司(si)還(huan)開展了石(shi)墨(mo)烯在(zai)高分(fen)子材料的應(ying)用(yong)研究，如利(li)用(yong)乙(yi)二醇石(shi)墨(mo)烯懸浮液(ye)進行PET合成等實驗。

結語

石(shi)(shi)墨(mo)烯基(ji)電(dian)(dian)池的(de)問世讓(rang)人們對石(shi)(shi)墨(mo)烯應用(yong)在電(dian)(dian)動汽(qi)車(che)(che)上(shang)充滿(man)了(le)期(qi)待。石(shi)(shi)墨(mo)烯基(ji)電(dian)(dian)池容量大、導電(dian)(dian)性(xing)好、充電(dian)(dian)速度快、可以降(jiang)低車(che)(che)身重量，是電(dian)(dian)動汽(qi)車(che)(che)的(de)完美解決方案。石(shi)(shi)墨(mo)烯在動力電(dian)(dian)池上(shang)的(de)應用(yong)，要(yao)以市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)為牽引，聚焦、破(po)解關鍵技術和突出(chu)問題(ti)；聚集產(chan)(chan)、學、研、用(yong)等(deng)創新(xin)要(yao)素，搭建更寬廣的(de)全產(chan)(chan)業鏈(lian)發展(zhan)和創新(xin)平臺(tai)；并(bing)積極與新(xin)能(neng)源整車(che)(che)企業開(kai)展(zhan)合作。在電(dian)(dian)動物流車(che)(che)、運輸車(che)(che)、出(chu)租(zu)車(che)(che)及(ji)其他專(zhuan)用(yong)車(che)(che)的(de)電(dian)(dian)池配套產(chan)(chan)品開(kai)發、市(shi)場(chang)開(kai)拓、資本合作等(deng)方面(mian)，實現強(qiang)強(qiang)聯合，助推(tui)石(shi)(shi)墨(mo)烯材料在新(xin)能(neng)源領域的(de)應用(yong)。

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