请理性看待石墨烯

　　编者按：

　　自石墨烯被学界发现以来，就被冠以万能材料、材料之王等桂冠，每每产业应用方面有所突破即备受瞩目。在能源相关领域，如储能、超导、节能、污染物排放治理、空气净化等方面，均已出现石墨烯应用，但尽管如此，石墨烯不乏质疑之声。那么石墨烯究竟是什么，作用几何？为此，本报记者专访了北京碳世纪科技有限公司董事长、首席科学家闫立群，听听这位拥有年产1吨石墨烯生产能力的企业主的声音。

　　中国石墨烯技术水平并不弱

　　中国能源报：石墨烯在国内日渐升温，被称为万能材料，对此您怎么看？我国技术与国际相比，处于怎样的水平？

　　闫立群：石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种超级纳米材料，物理性能十分优越。后工业时代到信息时代，我国正由加工强国向制造强国过渡，在这一过程中我们与国际上的前沿技术、大企业在很多领域都处于同一起跑线。石墨烯就是典型案例，2004年被发现，短短6年后的2010年就获得了诺贝尔奖，非常之快。所以说，从理论思路到技术路线都无先行经验可借鉴的情况下，那就看各自的理解和研发、实验能力了，我们面对的都是新东西，需要独立探索，但是目前来看，我国在这方面丝毫不弱。

　　中国能源报：石墨烯重在行业应用，主要是利用其哪方面性能？

　　闫立群：从技术应用角度来说，石墨烯的发展方向更需要贴近产业、行业、企业。行业应用这块，还是要围绕石墨烯的特性进行材料改性，即改变普通材料的特性，比如空气净化器、电池等时下热度比较高的产品中通过添加石墨烯来提升性能。但具体应用要看主要是利用石墨烯哪方面的性能，是吸附能力？还是作为活性载体来提高活性？还是利用其强度？看用于什么，不能走向一个“为用石墨烯而使用石墨烯”的误区。

　　石墨烯可提升锂电池性能

　　中国能源报：有企业称，已成功将石墨烯应用到电池产品中，作为业内人士，作何评价？

　　闫立群：从储能角度上讲，用石墨烯复合材料做超级电容器，增大表面积、提高导电性，这都没问题。用到锂电池上，以我们的经验主要是四种方法：

　　一是用在负极上，但没什么意义，因为现在制约锂电池发展的是正极。

　　二是最简单的方法，做正极的导电添加剂，因为所有锂电池都要加导电添加剂，原来是加导电炭黑，现在用石墨烯替换炭黑，这没什么难度，相对比较低端。

　　三是直接在锂电池正极表面进行包覆，因为锂电正极材料都是金属氧化物，时间长了会氧化，使导电性减弱，石墨烯覆盖后会解决这个问题，提升微观导电性。

　　四是在形成正极晶体的时候，让这个晶体就生长在石墨烯上，这是最好的利用形式，可以增加正极材料强度同时使石墨烯成为正极的骨骼，整体上提升锂电池寿命。

　　此前市场上传言的石墨烯电池“充电10分钟能跑1000公里”的谬误，是丝毫禁不住讨论的。

　　中国能源报：石墨烯正极包覆的方法，做起来难度很大吗？

　　闫立群：实现石墨烯正极包覆的方法，现在基本还没有企业做得了产品应用，技术还没有达到，还需要一个漫长的过程。

　　多年来我国三元锂电技术更新缓慢，主要是因为工艺太长，原料到产品要近40个制造反应环节，每个环节如果出现一点瑕疵，最后产品的质量都控制不了。

　　整体上看，加工强国迈向制造强国，还有很长的路要走。我国还是短流程工业产品为主，长流程属于短板，完全自动化又太贵、用不起，生产出来也没有竞争力，这也是高精尖产品形不成规模产品序列的主要原因。

　　距产业化还有一段距离

　　中国能源报：鉴于目前石墨烯发展的阶段，市场对石墨烯的产业化有争议，国内乃至世界范围内，石墨烯产品的研发到应用，从研究室到工厂经过了多久？

　　闫立群： 目前大众认识的普遍误区是拿微观来和宏观作比较。比如石墨烯的导电性好，是微观层面，把铜、铝等金属以原子形态与石墨烯比较，确实会不如石墨烯。但是现实中，我们看到的都是宏观物体，拿只有一层石墨烯的复合材料和铜导线比，也是不行的，因为这种材料甚至无法和铁丝相比，这就是认识上误区。

　　但如果将之应用到电池中的每一个小电极上，效果会好一些，因为小电极本身也就10微米。以风电为代表的可再生能源发电并网困难，石墨烯可以应用到超级电容产品上，提升电容容量,这样风电产生后先进入超级电容再输出上网，实现柔化风电的作用。

　　石墨烯产品定向需要很多实验、很长时间，产品方向开始并不知道，研发过程很多时候是，想到哪做到哪，但在边做实验的过程中，灵感、实验数据不断累积，在尝试中会触类旁通、由此及彼。我做过很长时间的超级电容，对石墨烯储能技术有一定的认识和积累，但石墨烯在储能应用中的效率确实还有待提升。

　　完成了产品定向，产品实验室阶段一般是两年，走向工厂实现量产就更快了。

　　中国能源报：价格还是一个敏感话题。现在含有石墨烯材料的产品，价格方面贵吗？

　　闫立群： 以我们的产品序列看，石墨烯目前主要作为添加剂和伴生材料，占整体成本比例不高。但初期产品成本肯定是昂贵的，因为创新初期需要不断试错。而且需要说明的是，创新初期只需要想法、试错，等到了定向、成型阶段，再找问题、再优化，降低成本，做得更漂亮、更贴近用户体验。

　　比空气净化器产品，利用石墨烯对活性炭进行改性，以提升其活性，但成本并不会增加很多，因为用量很少，就是薄薄一层。工业上也容易推广，还可以应用到火电、钢厂等企业的排放治理中，比如加在水里，加速污染物颗粒的沉降，进而减少废气排放，但这都需要政策支持，因为行业的标准和规范还未考虑这些。