石墨烯应用大多处于实验室阶段 产业化需继续攻关

近日，由中国石墨烯产业技术创新战略联盟、青岛国家高新技术产业开发区联合主办的2016中国国际石墨烯创新大会在山东青岛国际会展中心举行，动力电池石墨烯材料应用技术成为大会关注的焦点之一。

“石墨烯优良的导电性能，决定了其在动力电池领域大有作为。”将在明年实现应用石墨烯材料的动力电池小批量生产的奥冠集团董事长孟繁友告诉本报记者，动力电池是新能源领域的一项主要产品，其性能提升事关我国电动汽车、电动大巴等环保产品的推广应用进程。

“石墨烯材料与传统电池材料混合，能够显著提升电池充放电、循环寿命等，助力我国环保事业发展，这也是世界各国动力电池企业在新一轮市场竞争中的制胜点。”但孟繁友同时表示，真正实现石墨烯材料对动力电池的最大效能改进，还有一段路要走。

石墨烯应用是动力电池行业研究热点

我国动力电池技术已达到国际同等先进水平。“我国很多中型电池企业基本都具备了国际研发实力。例如，奥冠的研发团队在德国，所研发课题基本都是与德国同步开展的研究。”孟繁友介绍，德国电池技术几乎是国际电池技术的最高点。目前，德国电池行业正努力研发石墨烯应用技术，这也是世界各国电池行业的研究热点。

“当前，我国有关石墨烯应用的研究成果、研究水平丝毫不逊于英国、澳大利亚等国家。”他认为，在新一轮的市场竞争中，石墨烯应用技术或成为世界各国动力电池企业制胜的关键点。

“在当前的平均生产水平下，石墨烯材料可以将动力电池导电性能提升约20%、循环寿命提升20%~30%。如此，动力电池将更加适用于电动汽车领域。”孟繁友说，应用石墨烯之后，动力电池可以在20分钟内充满80%的电。他解释，这是因为，石墨烯能够克服电阻阻抗，使电流更加畅通地导入电池活性物质，从而缩短电池充电时间，增加电池循环寿命。

“应用石墨烯材料会增加7%~8%的生产成本，增加约20%的销售价格。”孟繁友表示，对于规模企业来讲，这一成本增加比例并不算多。他强调，用户特别重视追求动力电池的稳定性和功率提升，在导电性能提升20%的情况下，用户并不认为新产品价格高。

孟繁友介绍，当前，公司生产的应用石墨烯材料的动力电池已经在北京、江苏宿迁、山东德州等地试运行。明年9月，公司就能够将该产品小批量地应用到电动汽车领域。“不过，具体推进活动还需要视产品在这一年内的实际运行曲线、安全性能等情况而定。”他表示。

石墨烯应用效果与预期有差距

石墨烯材料应用不可能一蹴而就。目前，石墨烯应用效果与预期还有差距，还需要继续攻关。

“首先，加入多少量的石墨烯材料才能实现最高的产品性价比，有待进一步研究。”孟繁友表示，将一定量的传统电池材料与一定量的石墨烯混合后，电池的导电性能会提升到一个上限。理论上讲，传统电池材料与石墨烯都是碳，多加入石墨烯不会对电池本身产生负面影响。“但由于性能提升有上限，多用石墨烯只会毫无意义地增加生产成本。”他强调，业内需要进一步探索传统电池材料与石墨烯最佳的混合比例，以实现最高的产品性价比。

“另外，石墨烯材料应用也对传统电池生产工艺、流程提出了挑战。”孟繁友说，石墨烯只有在真空环境中才能比较均匀地混合。但即便是在真空环境中混合，新产品也只能达到近20分钟充满电、提升约20%循环寿命的效果，与理论预期的10分钟充满电、提升50%以上循环寿命的目标还有差距。

“石墨烯应用技术、工艺需要进一步完善、提升。”孟繁友表示，不仅如此，不同类型的动力电池应用石墨烯材料的加工工艺也需要不断细化研究。他说，以奥冠生产的胶体电池、磷酸铁锂电池为例，两者应用石墨烯材料的运行工艺有很大不同。

市场对应用石墨烯材料的动力电池要求越来越高。“除了要求快充快放，还要求其具备更强的环境适应性。”孟繁友说，其有客户提出，希望产品能够在零下20摄氏度和60摄氏度的环境下工作，我们正就此作新一轮的技术攻关。

孟繁友还表示，当前，但凡有规模的企业都进入了石墨烯应用研发领域，但绝大多数是停留在实验室阶段。“即便有企业生产出产品，但对于石墨烯在哪些方面提升了产品性能、具体提升了多少等，企业无法提供有效数据。”孟繁友说，虽然多层石墨烯能够满足当前市场对动力电池性能提升的需求，但对于动力电池来说，石墨烯颗粒越细腻、用量越小，其导电性能提升效果就越好。因此，他更希望应用单层石墨烯。

“然而，在我国当前现有的制造装备水平下，并无法保证供给单层石墨烯。”他表示，应用石墨烯材料的动力电池技术发展依然任重道远。