曲面石墨烯或成破解儲能難題“命門”

　　“目前，單層石墨烯的市場公價是每克近千元，通過我們的特殊提取技術(shù)，可以使成本下降至目前的百分之一。”日前，在參觀北京旭華時代科技有限公司(以下簡稱“北京旭華”)研發(fā)車間時，該公司董事長崔旭指著玻璃容器內(nèi)的黑棕色液體向記者如此介紹。該公司曲面石墨烯已量產(chǎn)下線，當(dāng)前產(chǎn)量達(dá)20噸;預(yù)計年底三期工程全部竣工后，產(chǎn)能將攀升至100噸以上。

　　眾所周知，碳元素是自然界中存在的與人類最密切相關(guān)、最重要的元素之一。由于其多樣的電子軌道特性，以碳元素為唯一構(gòu)成元素的碳素結(jié)構(gòu)材料具有各式各樣的性質(zhì)。“可以說，沒有任何一種元素能像碳這樣作為單一元素便可形成如三維金剛石晶體、二維石墨層片等如此多的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)完全不同的物質(zhì)。碳素結(jié)構(gòu)體中的石墨烯片材料具有多重優(yōu)越性，且在太陽能電池、納米電子學(xué)、高性能納電子器件、復(fù)合材料及儲能等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。”北京旭華研發(fā)人員肖豐指出。

　　記者了解到，近年來，業(yè)內(nèi)人士一直致力于探索制備單層石墨烯的途徑，尤其是制備高質(zhì)量、產(chǎn)率高、成本低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的石墨烯的方法。而北京旭華首創(chuàng)的“曲面石墨烯”則突破了石墨烯當(dāng)前面臨的成本和技術(shù)壁壘。

　　“要使石墨變成彎曲結(jié)構(gòu)，形成不同碳同素異體，必須從外部施加更高的能量，使之在受激狀態(tài)下形成能量更高的單分散碳原子或碳原子簇。”崔旭說，旭華科技創(chuàng)新研制出的曲面石墨烯，實現(xiàn)了可控式激態(tài)能量供給，經(jīng)特殊加工方法，可以選擇性地制備出不同曲面的石墨烯結(jié)構(gòu)體，且無毒無味、規(guī)?；?、低成本，呈黑色膠體狀、液體狀或粉體狀。同時，由于曲面石墨烯的特性，可以在水或油脂類溶液中達(dá)到非常穩(wěn)定的分散狀態(tài)，以此避免由于顆粒過小而出現(xiàn)的團聚效應(yīng)，從而更容易加以利用。

　　據(jù)測算，對于一塊價值1000元左右的鉛酸電池，僅需添加價值20元的曲面石墨烯材料，便可將電池的容量和壽命提高一倍。成本下探也進一步推動石墨烯在更多領(lǐng)域應(yīng)用：目前，該公司的曲面石墨烯產(chǎn)品已進入土壤改良、生命科學(xué)、鉛酸電池等領(lǐng)域。在北京旭華的產(chǎn)品展示廳內(nèi)，記者看到了添加石墨烯材料所制成的瑜伽墊、面膜、殺菌劑等十余種產(chǎn)品。

　　而在儲能領(lǐng)域，北京旭華看中了鉛碳電池領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)。“鉛碳電池是近些年發(fā)展起來的一種儲能電池。將鉛酸電池和超級電容器兩者結(jié)合，既能發(fā)揮超級電容瞬間大容量充電的優(yōu)點，也能發(fā)揮鉛酸電池的能量優(yōu)勢，擁有良好的充放電性能。同時，碳材料的加入阻止了負(fù)極硫酸鹽化現(xiàn)象，改善了過去電池的失效因素，進一步延長了電池壽命。”肖豐解釋，在鉛碳電池中添加曲面石墨烯，電池容量能得到大幅提高，甚至將國標(biāo)450Ah的容量提高到1053Ah，壽命提高到2000多次，充放電效率達(dá)到92%，遠(yuǎn)超過國標(biāo)的86%，低溫-40攝氏度下的放電率超過55%。

　　作為鉛碳電池添加劑供應(yīng)商，北京旭華所生產(chǎn)的曲面石墨烯材料具有優(yōu)異的分散性，在不添加任何分散劑的條件下能夠保持長期懸浮在水溶液中，避免了石墨烯的團聚，維持石墨烯特性。

　　“在此技術(shù)支撐下，鉛碳電池的設(shè)備成本可縮減到原來的1/3，同時考慮到使用壽命的大幅提高，應(yīng)用在儲能項目中，度電成本會低于鋰電池。同時，鉛碳電池的安全性能更是遠(yuǎn)超鋰電池等技術(shù)。因此，無疑會使這一古老的儲能技術(shù)煥發(fā)新生機，在未來的儲能技術(shù)中發(fā)揮重要的領(lǐng)頭羊作用。”崔旭說。

　　未來，北京旭華將會繼續(xù)加大對石墨烯產(chǎn)業(yè)的研發(fā)，深入能源、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、建筑材料、特殊材料、復(fù)合材料六大領(lǐng)域開展應(yīng)用研究和推廣。“可以相信，隨著石墨烯的量產(chǎn)和成本的下降，整個能源領(lǐng)域?qū)⒂瓉硪粓錾羁套兏铩?rdquo;崔旭指出。（來源: 石墨烯聯(lián)盟 ）