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(píng)果的可穿戴設(shè)備，到特斯拉電動(dòng)車(chē)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(wèn)題，近日走進(jìn)長(zhǎng)沙專(zhuān)門(mén)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(chē)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(zhǎng)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(wàn)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(chēng)為“萬(wàn)能材料”。

　石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無(wú)法單獨(dú)穩(wěn)定存在。直到2004年，英國(guó)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(kāi)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(lái)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(shuō)20世紀(jì)是硅的世紀(jì)，那么石墨烯則開(kāi)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(lái)5000億元以上的市場(chǎng)容量，未來(lái)有望達(dá)到萬(wàn)億元級(jí)市場(chǎng)規(guī)模。

　譚彬稱(chēng)，經(jīng)過(guò)3年多攻關(guān)，湖南元素密碼石墨烯研究院通過(guò)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(guò)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(rùn)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(guó)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?zhuān)壳皣?guó)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(wèn)題。從需求上看，石墨烯沒(méi)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(guò)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(yíng)模式，引進(jìn)投資60億元，向長(zhǎng)沙市政投入純電動(dòng)大巴、純電動(dòng)出租車(chē)，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(wàn)安時(shí)石墨烯鋰離子電池生產(chǎn)線。