导读:2016年3月15日下午,由中关村储能产业联盟与清华大学能源互联网创新研究院共同举办的CNESA第十九期公益沙龙在中科院工程热物理研究所(红色主楼)综合报告厅举行。本次研讨会意在深度探讨石墨烯技术的发展现状,展望其在储能领域中的应用前景,为石墨烯和储能产业的发展提供有深度的、客观的分析,为学术界、工业界、资本界提供公正的参考意见,促进相关行业的健康、有序发展。
本次会议得到了业内专家们的大力支持,杨裕生、周孝信两位院士也前来参会。沙龙的主讲嘉宾是碳材料领域的权威专家,清华大学的康飞宇教授,报告嘉宾是美国北卡来罗纳大学的超级电容领域的秦禄昌教授。此次会议由储能联盟副理事长集星科技董事长陈胜军做主持,此外,中关村管委会、北京市科委、北京新材料发展中心的有关领导,中国电力科学研究院首席专家胡学浩老师,辽宁国家电网公司王芝茗总工,清华大学能源互联网创新研究院的几位老师也前来参加活动。
首先做报告的是康飞宇老师。他首先从材料整体行业情况出发,介绍了各种碳材料在储能、环保用碳、碳纤维以及复合材料等领域中的应用。之后康教授结合自己的研究成果,主要介绍了几类低成本、宏量、高质量的石墨烯制备工艺,并且指出中国的石墨矿产量丰富,相比于煤、生物质等路径,以石墨矿为原料可能更适合石墨烯的大规模生产和应用。接下来,康教授从石墨烯领域的总体文章和专利情况分析切入,介绍了美国、欧盟、东亚各地区的石墨烯工业发展的整体情况。相比于其它发达国家石墨烯技术的发展情况,他指出我国石墨烯产业主要存在着以下问题:1)下游应用领域研发落后,产业应用技术缺乏引导(研究主要在高校,多是基础研究,国企民企少有实质性的投入);2)关键性技术还未取得实质性突破(尤其是在ITO和储能电池领域);3)市场需求尚未全面打开(有价无市,下游开发不足);4)权威性行业标准尚未制定。康教授认为,应当加大下游应用研发投入,加速启动石墨烯应用的项目来解决这些问题。
接下来,康教授具体介绍了石墨、石墨烯材料在锂离子电池中的应用。石墨是现在锂离子电池工业中的主流电极材料,康教授组也有大量的针对于石墨改性的工作。而对于石墨烯材料,康教授认为该材料在锂离子电池主要作用是导电添加剂,在产业化中遇到的瓶颈是分散以及成本。康教授介绍了课题组石墨烯-炭黑复合导电剂方面的工作,即通过添加石墨烯可以以低的导电剂用量实现高的电导率,从而提高锂离子电池的能量密度和倍率性能,此外石墨烯-硅负极复合材料也是一个比较有前景的方向。
康老师的演讲得到了参会人员的积极提问,大家就石墨烯在三元/磷酸铁锂/钴酸锂电池中应用的区别、在复合领域中的应用、西班牙Graphenano“石墨烯电池”、生物质石墨烯、石墨烯导电剂最佳层数等一系列问题展开了讨论,康老师也对这些问题进行了回答。
接下来做报告的是秦禄昌教授,秦教授主要从基础科研角度,介绍了该课题组在石墨烯基超级电容器方面的研究进展,主要是通过改性等技术改变石墨烯结构,提高其电容性能方面的一些工作。大家积极对秦教授的报告提问,与会各方展开了热烈的讨论。讨论主要涉及到了以下几个方面的内容:1)石墨烯与活性炭、乙炔黑的竞争;2)石墨烯电容器的体积/质量能量密度的对比,以及与锂离子电池相关参数的比较;3)如何针对性的开发适用于石墨烯超级电容器的有特色的市场应用领域。
针对于超级电容器的讨论,杨院士提出了他的看法:他认为:1)石墨烯是一种非常新颖的材料,有很好的发展前景;2)电池一般以活性物质命名,而在电池中石墨烯只是导电添加剂,不是活性物质,因此用石墨烯来命名电池是有问题的。3)在超级电容器中,石墨烯和膨胀石墨/活性炭复合得到的材料具有高的比容量,虽然石墨烯仍然使用量不大(2%)但是其已经起到了活性物质的作用,其对于电容的贡献是很可观的,这与电池领域中的情况不一样;4)石墨烯和CNT的复合是一个重要的发展方向;5)电池与电容器的竞争是好事,这可以推动科学技术前进发展;6)有关电动汽车行驶里程问题,他认为各种电池在竞争中要扬长避短,比如在有续航里程严格要求的纯电动家用车领域,超级电容并不占优势,向这方面发展起来困难太大,不能要求它克服掉所有的本征弱点;7)不应老是以传统汽车的观念要求电池,而是应该把电池性能吃透,基于此反过来设计汽车,比如使用镍氢电池的丰田PRIUS就是成功的典范。所以即使比能量低的电池,也会有自己合适的用武之地。
各位嘉宾就石墨烯、电池、新能源领域的发展进行了进一步的探讨。周院士认为基础研究是无止境的,应该追求更高的性能,在这方面要对石墨烯进行进一步研究;关于电动汽车方面,他认为中国也应该适当参考国外的混动路线。康老师则进一步指出,目前国内石墨烯产业的一大问题是缺乏实质投资,很多投资都只是为了短期盈利(2-3年)、扩大知名度或者抬升股价,这样根本无法解决产业中的问题,而靠货真价实的石墨烯的产品和技术来盈利更是无从谈起。石墨烯产业的发展,需要资源、市场、技术方面共同发力,产学研的市场培育也都需要时间,需要各界努力,踏实静心深耕,浮躁的“短平快”导向无益于中国石墨烯行业的发展。
经过一下午的讨论,与会各方深入的探讨了石墨烯在储能行业中的应用,分析了石墨烯相关技术的应用前景,对于中国石墨烯产业的发展提出了许多深入的宝贵意见。相信中国的石墨烯产业、储能技术产业能戒骄戒躁,静心前行,在社会各界的齐心协力下,迎来更好的发展,为中国制造的升级,中国经济的转型贡献巨大的力量!