鉅大LARGE | 點擊量:1103次 | 2018年09月11日
石墨烯助推鋰離子電池革命
電動汽車引領(lǐng)者特斯拉日前宣布,特斯拉可能很快就會推出一次充電即可行駛500英里的電動汽車,因為高性能石墨烯電池的研發(fā)取得了不錯的進展,而這種電池的輸出密度是鋰離子電池的4倍。盡管特斯拉實現(xiàn)這種高性能石墨烯電池的量產(chǎn)可能需要數(shù)年的時間,但這意味著電動汽車的未來越來越值得期待,而這一令人激動的新進展主要歸功于石墨烯的發(fā)現(xiàn)。
“國家對石墨烯產(chǎn)業(yè)非常重視,今年年內(nèi)有望出臺石墨烯產(chǎn)業(yè)綜合規(guī)劃?!?月2日在浙江寧波召開的中國國際石墨烯創(chuàng)新大會上,中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長李義春表示。規(guī)劃的出臺有望指導和規(guī)范我國石墨烯行業(yè)的發(fā)展。
一場材料領(lǐng)域的革命正在發(fā)生
“一場材料領(lǐng)域的‘革命’正在發(fā)生?!笔┑陌l(fā)現(xiàn)者、諾貝爾獎獲得者安德烈·海姆(AndreGeim)5月19日在深圳召開的2014石墨烯高峰論壇上表示,預計三五年之內(nèi),石墨烯會有一個令世人驚嘆的應(yīng)用。
從2004年英國曼徹斯特大學教授安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功地從石墨中分離出石墨烯,到2010年兩人因此獲諾貝爾獎,只隔了6年時間。之后,世界范圍內(nèi)對石墨烯的研究、應(yīng)用和投資快速升溫。
作為目前已知的世上最薄、最堅硬、導電性最好而且擁有強大靈活性的納米材料,石墨烯成為制造靈活顯示屏、可穿戴設(shè)備以及其他下一代電子設(shè)備的理想材料,未來在觸摸屏、傳感器、蓄電池等領(lǐng)域的應(yīng)用充滿了想像。有報道稱,鑒于石墨烯蘊含的無限應(yīng)用潛力,三星、蘋果和谷歌公司開始積累各種與石墨烯有關(guān)的專利,未來的競爭之戰(zhàn)已在實驗室打響。
近年來,石墨烯產(chǎn)業(yè)化方向逐漸清晰,各國有關(guān)石墨烯產(chǎn)業(yè)支持政策力度也進一步加大,石墨烯正一步步從實驗室走向市場。
瑞典查爾姆斯理工大學教授JariKinaret是歐洲最大的研發(fā)計劃之一——歐盟石墨烯旗艦項目總協(xié)調(diào)人。他介紹說,2013年1月,歐盟委員會決定投資10億歐元,10年內(nèi)啟動歐盟未來新興技術(shù)石墨烯旗艦項目,旨在把石墨烯和相關(guān)層狀材料從實驗室?guī)肷鐣瑸闅W洲諸多產(chǎn)業(yè)帶來一場革命,促進經(jīng)濟增長,創(chuàng)造就業(yè)機會。這一項目匯集了100個研究團隊的136名主要研究人員,其中包括4名諾貝爾獎得主。
為推進石墨烯的商業(yè)化進程,英國在已有5000萬英鎊投資的基礎(chǔ)上,最近又追加投資2150萬英鎊,用于資助石墨烯研究項目,并建立國家石墨烯研究所。新加坡國立大學也曾于2012年6月設(shè)立石墨稀研究中心微納米加工實驗室,成為亞洲第一個擁有先進設(shè)施、用于開發(fā)石墨稀研究的實驗室。2002年~2013年,美國國家自然科學基金會關(guān)于石墨烯的資助累計達到500項。
小小石墨烯,牽動著全世界的神經(jīng),其蘊含的能量不容小覷,無怪乎有專家預言:20世紀是硅的世紀,21世紀將是石墨的世紀。
保護性開發(fā)石墨資源是當務(wù)之急
石墨由于特殊的地質(zhì)成因和性質(zhì),一直是特種與現(xiàn)代工業(yè)及高、新、尖技術(shù)發(fā)展中不可或缺的重要戰(zhàn)略資源,同時也是一種寶貴的不可再生資源。
統(tǒng)計資料顯示,全世界主要石墨生產(chǎn)國有中、印、巴、加、朝等國家,約占世界總產(chǎn)量的90%以上;美、日、德、英等發(fā)達國家是世界石墨主要消費國,石墨需求量約占世界總需求量的80%。全世界已探明石墨礦物儲量3.7億噸,我國就占了1.5億噸。我國石墨儲量及產(chǎn)銷量均居世界首位,在國際石墨市場上有著舉足輕重的地位。
一個值得對比的現(xiàn)象是,一些發(fā)達國家雖有石墨礦藏,但政府因其重要性,限制石墨資源開采,轉(zhuǎn)而從中國等國家低價進口,并作為戰(zhàn)略物資予以儲備。甚至有報道說,日本在無石墨資源的情況下,從中國大量進口石墨原料,不惜填海進行儲備。
相比之下,我國的石墨資源一直未得到應(yīng)有的重視,亂采濫挖導致環(huán)境污染和資源破壞現(xiàn)象嚴重;同時,在資源管理和市場準入等方面缺乏應(yīng)有的措施。
中國工程院院士周玉認為,由于我國并不掌握石墨深加工核心技術(shù),而先進石墨加工技術(shù)被美、日、歐盟等少數(shù)國家壟斷,導致我國石墨資源“低出高進”,外國“以購代采”的狀態(tài)長期存在。與此同時,更多的亂象也發(fā)生在銷售領(lǐng)域,由于大多為原料銷售,市場秩序混亂,相互競價成為常態(tài),致使資源低價流失海外。
目前,主要的石墨產(chǎn)品國內(nèi)出廠價格為人民幣2000元/噸~3000元/噸,而德國、加拿大等國同等產(chǎn)品的價格在1萬元/噸~1.5萬元/噸。巨大的價格差是我國石墨資源不斷流向國外的原因。
“統(tǒng)籌規(guī)劃石墨產(chǎn)業(yè),保護性開發(fā)石墨資源是當務(wù)之急。”黑龍江省石墨行業(yè)協(xié)會會長韓玉鳳說,政府部門應(yīng)對國內(nèi)石墨產(chǎn)業(yè)鏈上下游的產(chǎn)能合理規(guī)劃,加大對資源掌控力度,提高全行業(yè)利潤和競爭力,建立合理的石墨價格管控機制,避免惡性炒作和價格戰(zhàn)。
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