石墨烯實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化之前 還有很長的路要走

十年后我們可能依然離不開電，但用電的方式可能全然不同。

特斯拉在去年底再次更新了主攻家庭用電方式的Powerwall產(chǎn)品，Powerwall不僅可以實現(xiàn)特斯拉汽車的動力電池錯峰充電外，也描繪出人類未來生活的用電場景。

未來，你的家庭用電可能不再完全依賴發(fā)電站的供電，通過一塊家用的電池，可以將太陽能儲存進(jìn)家用電池中，同時這塊家用電池還可以根據(jù)不同時段的用電情況，在用電低谷期儲存電力，在用電高峰時自動切換成家用電池供電。而發(fā)電廠的電價可能因為全球能源的緊缺而更加昂貴，更多地用于大型工業(yè)使用。

“未來新能源取代傳統(tǒng)能源是必然趨勢，考慮到未來全球能源，特別是石油等化石能源日益緊缺，未來其可能更多用于軍工等關(guān)鍵領(lǐng)域而非民用領(lǐng)域，使用成本也更加高昂，這些都使新能源的發(fā)展成為必然趨勢。”東旭光電副總經(jīng)理王忠輝說道。

而在東帆石能源咨詢有限公司的董事長陳衛(wèi)東看來，近年來全球在對能源使用上道德維度的要求，才是推動各種必須實現(xiàn)清潔能源使用的最大因素。“以巴黎氣候協(xié)定的簽署為例，其更多的是出于對全球生態(tài)保護(hù)的考量，而對各國在能源使用上做出的道德要求。”

而要讓全球能源使用實現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的轉(zhuǎn)型，最終都離不開儲能技術(shù)的突破。陳衛(wèi)東告訴記者，未來人類社會的進(jìn)步很大程度上有賴于儲能技術(shù)的突破。

而這一切已率先在新能源汽車領(lǐng)域展開探索。

石墨烯的轟動效應(yīng)

2014年底曾有一段視頻在網(wǎng)上引發(fā)轟動。

視頻內(nèi)容為西班牙Graphenano公司和西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研發(fā)的石墨烯電池，在進(jìn)行一次時長為8分鐘的充電后，可實現(xiàn)1000公里的續(xù)航里程。

這段視頻之所以引發(fā)轟動，是因為它直擊新能源汽車行業(yè)發(fā)展的兩個痛點(diǎn)：續(xù)航里程和電池快充問題。

當(dāng)時，該實驗室所用電池即為石墨烯電池。一時間，石墨烯這一新材料能否引發(fā)儲能革命也引發(fā)眾多關(guān)注。

“理論上，石墨烯的高比面積、高導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率都可以加強(qiáng)儲能系統(tǒng)(電池)的容量(續(xù)航里程)和充放速度，因此自然成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。”廈門大學(xué)能源學(xué)院院長李寧告訴記者，石墨烯在物理性能、化學(xué)性能上的優(yōu)越表現(xiàn)，自然讓其成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。“但是技術(shù)發(fā)展和成熟過程有較大的不確定性，我個人認(rèn)為還需要幾年的時間才能形成石墨烯起到重要或決定性作用的技術(shù)產(chǎn)品。”

從目前石墨烯的發(fā)展來看，從2004年首次被發(fā)現(xiàn)至今，目前已存在的石墨烯技術(shù)大多還停留在實驗室階段，已推出商業(yè)化產(chǎn)品的并不多。

十多年來一直專注做石墨烯投資的王忠輝告訴記者，石墨烯要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和商業(yè)化，其中的一個難點(diǎn)就在于終端測試上。“以西班牙實驗室的新能源汽車測試數(shù)據(jù)為例，很難在實際應(yīng)用中實現(xiàn)，因為現(xiàn)實環(huán)境中的多變因為非常多。”

而對于目前新能源汽車發(fā)展中遇到的兩個關(guān)鍵瓶頸，王忠輝告訴記者， 東旭光電根據(jù)企業(yè)此前的技術(shù)積累，將創(chuàng)新點(diǎn)放在電池的快充技術(shù)上。

“我們之前推出的烯王石墨烯基鋰離子電池已經(jīng)在共享電動車上小批量應(yīng)用，可以將電動車的充電時間從4-6小時縮短到15-20分鐘。”王忠輝表示。

記者了解到，以續(xù)航里程為300公里的新能源汽車為例，其通過充電樁快充所需時間一般為1-1.5小時，而通過交流電慢充則需要6-12個小時。充電時間過長、充電效率低也導(dǎo)致了為新能源汽車提供充電服務(wù)的配套服務(wù)發(fā)展緩慢，使新能源汽車只能作為城市里點(diǎn)對點(diǎn)的交通工具，制掣其產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

對此，如果本土石墨烯電池研究技術(shù)真能實現(xiàn)這一突破，勢必將會給新能源汽車的發(fā)展開拓出極大的市場空間，但其最終是否能研發(fā)成功，尚有待觀察。

與此同時，石墨烯所帶來的儲能密度提升，也是市場對石墨烯技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)注點(diǎn)。但從現(xiàn)有研發(fā)成果來看，石墨烯在對新能源汽車?yán)m(xù)航里程的研究上，尚未有大的突破。

而石墨烯電池使用的穩(wěn)定性，以及其對電流傳輸?shù)拳h(huán)境的要求等，尚需長期的實驗測試才能確保其效果和穩(wěn)定性，這也是目前在新能源汽車研發(fā)上技術(shù)最為先進(jìn)的特斯拉也未在一款產(chǎn)品中使用石墨烯電池的原因。

“石墨烯的輕、薄、透及導(dǎo)電性能好，的確是解決目前能量儲存密度及快速充電等問題的比較好的材料，這也讓大家對石墨烯的未來發(fā)展充滿期待。”陳衛(wèi)東告訴記者，但從現(xiàn)有的科研成果和技術(shù)應(yīng)用來看，他尚未看到儲能技術(shù)研發(fā)上的突破性進(jìn)展。

萬能材料還是神奇泡沫

其實，一直以來市場對石墨烯都存在較大爭議。

從石墨烯目前的研發(fā)成果來看，市面上出現(xiàn)的技術(shù)性突破成果并不多，特別是石墨烯在電池領(lǐng)域的研發(fā)上，因其使用成本高昂以商業(yè)應(yīng)用進(jìn)展緩慢等，讓其一直以來頗受質(zhì)疑。

“從目前石墨烯電池應(yīng)用來看，前一陣熱炒的石墨烯電池等，據(jù)專業(yè)研究人員分析只是做了些添加劑等輔助功能，有小幅性能提升，尚未有大的突破。”李寧說道。

王忠輝向記者坦言，現(xiàn)階段石墨烯電池的研發(fā)離“西班牙實驗室”的數(shù)據(jù)水平還有較大差距。“雖然目前在石墨烯研發(fā)技術(shù)上的突破有很多，但大部分都停留在實驗室技術(shù)，離商業(yè)化還有相當(dāng)大的距離。”

事實也的確如此。

當(dāng)時創(chuàng)造石墨烯電池技術(shù)奇跡的Graphenano在2016年被中國上市公司正泰電器入股，彼時，正泰電器斥資1800萬歐元收購Graphenano旗下產(chǎn)業(yè)化公司Grabat Energy，S.L.10%股權(quán)。但至今，市場依然未見其有突破性的產(chǎn)品問世。

“目前是石墨烯要實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，最大的難點(diǎn)除了技術(shù)研發(fā)上的突破外，還需要跨行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新來實現(xiàn)。同時，石墨烯產(chǎn)品的最終應(yīng)用，也需要上下游企業(yè)密切配合，這些都是漫長而復(fù)雜的過程。”王忠輝說道。

李寧也就石墨烯技術(shù)創(chuàng)新告訴記者，突破性的技術(shù)創(chuàng)新是一個非常漫長且充滿變數(shù)的過程。作為一個新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)，石墨烯還處于上升期和快速發(fā)展期，但是離技術(shù)成熟的爬坡期還有距離，中間很有可能出現(xiàn)一個下降期，很多過于樂觀或不切實際的預(yù)期將會在現(xiàn)實面前調(diào)整，基于其上的很多泡沫也會破滅。

“但是石墨烯作為一種新型材料的代表，能夠?qū)崿F(xiàn)之前無法或難以實現(xiàn)的新功能，這肯定能夠催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新應(yīng)用，我們需要堅持積極投入研發(fā)，快速試錯糾偏，盡快完成從基礎(chǔ)研究、技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)到市場接受和廣泛應(yīng)用的階段。”李寧表示。

打造創(chuàng)新生態(tài)圈

對于石墨烯如何突破現(xiàn)有研發(fā)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的瓶頸，王忠輝認(rèn)為首先必須要打造一個石墨烯的創(chuàng)新生態(tài)圈。

“以石墨烯在新能源汽車的應(yīng)用為例，其要從實驗室技術(shù)走向商業(yè)應(yīng)用，必須要經(jīng)過在下游汽車廠商的多次測試來實現(xiàn)，但一般下游企業(yè)處于自身經(jīng)濟(jì)效果的考量，一般配合度都不會太高。”王忠輝表示。

對此，東旭光電在今年上半年并購了申龍客車，就是為了給自己石墨烯電池的終端落地鋪路。

與此同時，王忠輝也強(qiáng)調(diào)，石墨烯要在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上實現(xiàn)較大的技術(shù)突破，除了與石墨烯自身的研發(fā)創(chuàng)新相關(guān)外，還涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。

“以石墨烯電池的應(yīng)用為例，石墨烯電池要實現(xiàn)快速充電，需要電網(wǎng)的配合，加大電流才能實現(xiàn) 。同時，電池是一個電化學(xué)產(chǎn)品，除了要有石墨烯技術(shù)的創(chuàng)新外，還需要其他相關(guān)材料、技術(shù)的共同變革，才能讓石墨烯電池在導(dǎo)電性及充電速度上實現(xiàn)大的突破。”王忠輝表示。

鑒于石墨烯自身可實現(xiàn)多領(lǐng)域的應(yīng)用特性，聯(lián)儲證券首席投資顧問胡曉輝告訴記者，市場對石墨烯未來的發(fā)展應(yīng)用前景毫不懷疑，但從石墨烯在儲能技術(shù)等多領(lǐng)域的研發(fā)來看，石墨烯技術(shù)目前尚處于研發(fā)轉(zhuǎn)換階段，離產(chǎn)業(yè)化還有一定時間。“所以，我們目前對石墨烯的研究應(yīng)該從其材料本身特性出發(fā)，進(jìn)行多領(lǐng)域的突破創(chuàng)新嘗試。