鋰電世界  世界上有這樣一種物質(zhì)，它透明，只吸收2.3%的光；它堅(jiān)硬，強(qiáng)度是鋼鐵的200倍；它存量豐富，在大自然中廣泛存在；它實(shí)用，電阻率是世界上已知物質(zhì)中最小的。它就是石墨烯，一種科學(xué)家和企業(yè)家都為之著迷的新材料。憑借完美的性能，石墨烯成為材料界的新貴，從三星的移動(dòng)手機(jī)、蘋果的可穿戴設(shè)備，到特斯拉電動(dòng)車電池，都出現(xiàn)了石墨烯的身影。

　石墨烯究竟有何神秘之處？它的相關(guān)研究和產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀如何？帶著這些問題，近日走進(jìn)長沙專門研究這種材料的湖南元素密碼石墨烯研究院一探究竟。

　發(fā)明：兩名物理學(xué)家獲諾貝爾獎(jiǎng)

　據(jù)了解，近日西班牙一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司Graphenano，與西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的3倍，用此電池提供電力的電動(dòng)車最多能行駛1000公里，而其充電時(shí)間不到8分鐘。

　石墨烯是什么？湖南元素密碼石墨烯研究院創(chuàng)始人、中藍(lán)科技控股集團(tuán)董事長譚彬介紹，石墨烯是一種由碳原子按六邊形晶格整齊排布而成的碳單質(zhì)，厚度只有0.335納米，是二維結(jié)構(gòu)的材料，而我們現(xiàn)在所應(yīng)用的材料都是三維結(jié)構(gòu)。把20萬片石墨烯疊加到一起，也只有一根頭發(fā)絲那么厚。石墨烯的結(jié)構(gòu)特性也賦予其先天的優(yōu)勢(shì)：它是世界上已知的最薄、強(qiáng)度最大、重量最輕、韌性最好的材料，因此也稱為“萬能材料”。

　石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無法單獨(dú)穩(wěn)定存在。直到2004年，英國曼徹斯特大學(xué)兩名物理學(xué)家從石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二，不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后得到僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨烯，兩人也因這項(xiàng)發(fā)明獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　應(yīng)用：一根細(xì)絲吊起一架鋼琴

　石墨烯如此“高大上”，用它合成的復(fù)合材料能做什么呢？因?yàn)閺?qiáng)度大，如果用石墨烯做成一根頭發(fā)絲粗細(xì)的繩子，它可以吊起一架三角鋼琴。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，如果說20世紀(jì)是硅的世紀(jì)，那么石墨烯則開創(chuàng)了21世紀(jì)的新材料紀(jì)元，僅在集成電路行業(yè)，如果石墨烯能夠取代1/10的硅，就將帶來5000億元以上的市場(chǎng)容量，未來有望達(dá)到萬億元級(jí)市場(chǎng)規(guī)模。

　譚彬稱，經(jīng)過3年多攻關(guān)，湖南元素密碼石墨烯研究院通過一種全新的氧化還原法，實(shí)現(xiàn)了石墨烯材料研發(fā)和應(yīng)用的重大技術(shù)突破，獲得全球?qū)＠?0多項(xiàng)。目前，該研究院自主研發(fā)的石墨烯合金材料，可以有效地和鐵、銅、鎳、鋁、錫及金剛石等材料相親合，極大改善材料性能；通過氟化石墨烯技術(shù)，既保持了石墨烯的高強(qiáng)度，又使得其具有極強(qiáng)的耐高溫、疏水性等性能，在新型納米電子器件、潤滑材料、動(dòng)力電池等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

　目前，石墨烯材料已大規(guī)模應(yīng)用到長沙賽維能源科技有限公司鋰離子電池生產(chǎn)當(dāng)中，作為正負(fù)極電極活性材料的導(dǎo)電劑添加劑。技術(shù)參數(shù)顯示，通過往鋰電池正極材料中添加1%到2%的石墨烯作為導(dǎo)電材料，電池的儲(chǔ)電量是普通鋰電池的兩倍以上，電池使用壽命延長兩倍，成本降低20%。

　產(chǎn)業(yè)化：行業(yè)量產(chǎn)仍處于摸索階段

　我國的石墨烯行業(yè)仍在量產(chǎn)摸索階段，目前還很少有能夠?qū)崿F(xiàn)批量化生產(chǎn)的企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的困境？譚彬解釋，目前國內(nèi)研究和生產(chǎn)石墨烯的制備設(shè)備成本太高，多數(shù)企業(yè)只能小量生產(chǎn)石墨烯，生產(chǎn)出的石墨烯也存在很多技術(shù)上需要突破的問題。從需求上看，石墨烯沒有形成下游的應(yīng)用和需求，目前最大的應(yīng)用還是為各大科研院校的實(shí)驗(yàn)使用。

　目前湖南元素密碼石墨烯研究院通過氧化還原法和其他物理方法相結(jié)合，能生產(chǎn)出低成本的石墨烯材料，于2014年5月在隆平高科技園建成第一條年產(chǎn)30噸的石墨烯生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)今年年產(chǎn)能將達(dá)300噸，現(xiàn)在該公司正在籌建第二條石墨烯生產(chǎn)線。

　譚彬介紹，中藍(lán)科技控股集團(tuán)采用PPP/BOT的運(yùn)營模式，引進(jìn)投資60億元，向長沙市政投入純電動(dòng)大巴、純電動(dòng)出租車，同時(shí)建立配套的充電站（樁）設(shè)施及核心零部件基地；同時(shí)引進(jìn)產(chǎn)業(yè)基金30億元投資興建日產(chǎn)100萬安時(shí)石墨烯鋰離子電池生產(chǎn)線。