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石墨烯撬动的储能革命

作者:路妍

来源:华夏时报

发布时间:2017-7-29 06:23:19

摘要:鉴于石墨烯自身可实现多领域的应用特性,联储证券首席投资顾问胡晓辉告诉记者,市场对石墨烯未来的发展应用前景毫不怀疑,但从石墨烯在储能技术等多领域的研发来看,石墨烯技术目前尚处于研发转换阶段,离产业化还有一定时间。“所以,我们目前对石墨烯的研究应该从其材料本身特性出发,进行多领域的突破创新尝试。”

石墨烯撬动的储能革命

路妍

十年后我们可能依然离不开电,但用电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电方式的Powerwall产品,Powerwall不仅可以实现特斯拉汽车的动力电池错峰充电外,也描绘出人类未来生活的用电场景。

未来,你的家庭用电可能不再完全依赖发电站的供电,通过一块家用的电池,可以将太阳能储存进家用电池中,同时这块家用电池还可以根据不同时段的用电情况,在用电低谷期储存电力,在用电高峰时自动切换成家用电池供电。而发电厂的电价可能因为全球能源的紧缺而更加昂贵,更多地用于大型工业使用。

“未来新能源取代传统能源是必然趋势,考虑到未来全球能源,特别是石油等化石能源日益紧缺,未来其可能更多用于军工等关键领域而非民用领域,使用成本也更加高昂,这些都使新能源的发展成为必然趋势。”东旭光电副总经理王忠辉说道。

而在东帆石能源咨询有限公司的董事长陈卫东看来,近年来全球在对能源使用上道德维度的要求,才是推动各种必须实现清洁能源使用的最大因素。“以巴黎气候协定的签署为例,其更多的是出于对全球生态保护的考量,而对各国在能源使用上做出的道德要求。”

而要让全球能源使用实现更经济、更环保的转型,最终都离不开储能技术的突破。陈卫东告诉记者,未来人类社会的进步很大程度上有赖于储能技术的突破。

而这一切已率先在新能源汽车领域展开探索。

石墨烯的轰动效应

2014年底曾有一段视频在网上引发轰动。

视频内容为西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池,在进行一次时长为8分钟的充电后,可实现1000公里的续航里程。

这段视频之所以引发轰动,是因为它直击新能源汽车行业发展的两个痛点:续航里程和电池快充问题。

当时,该实验室所用电池即为石墨烯电池。一时间,石墨烯这一新材料能否引发储能革命也引发众多关注。

“理论上,石墨烯的高比面积、高导电率和导热率都可以加强储能系统(电池)的容量(续航里程)和充放速度,因此自然成为大家关注的焦点。”厦门大学能源学院院长李宁告诉记者,石墨烯在物理性能、化学性能上的优越表现,自然让其成为大家关注的焦点。“但是技术发展和成熟过程有较大的不确定性,我个人认为还需要几年的时间才能形成石墨烯起到重要或决定性作用的技术产品。”

从目前石墨烯的发展来看,从2004年首次被发现至今,目前已存在的石墨烯技术大多还停留在实验室阶段,已推出商业化产品的并不多。

十多年来一直专注做石墨烯投资的王忠辉告诉记者,石墨烯要实现产业应用和商业化,其中的一个难点就在于终端测试上。“以西班牙实验室的新能源汽车测试数据为例,很难在实际应用中实现,因为现实环境中的多变因为非常多。”

而对于目前新能源汽车发展中遇到的两个关键瓶颈,王忠辉告诉记者, 东旭光电根据企业此前的技术积累,将创新点放在电池的快充技术上。

“我们之前推出的烯王石墨烯基锂离子电池已经在共享电动车上小批量应用,可以将电动车的充电时间从4-6小时缩短到15-20分钟。”王忠辉表示。

记者了解到,以续航里程为300公里的新能源汽车为例,其通过充电桩快充所需时间一般为1-1.5小时,而通过交流电慢充则需要6-12个小时。充电时间过长、充电效率低也导致了为新能源汽车提供充电服务的配套服务发展缓慢,使新能源汽车只能作为城市里点对点的交通工具,制掣其产业发展。

对此,如果本土石墨烯电池研究技术真能实现这一突破,势必将会给新能源汽车的发展开拓出极大的市场空间,但其最终是否能研发成功,尚有待观察。

与此同时,石墨烯所带来的储能密度提升,也是市场对石墨烯技术创新的关注点。但从现有研发成果来看,石墨烯在对新能源汽车续航里程的研究上,尚未有大的突破。

而石墨烯电池使用的稳定性,以及其对电流传输等环境的要求等,尚需长期的实验测试才能确保其效果和稳定性,这也是目前在新能源汽车研发上技术最为先进的特斯拉也未在一款产品中使用石墨烯电池的原因。

“石墨烯的轻、薄、透及导电性能好,的确是解决目前能量储存密度及快速充电等问题的比较好的材料,这也让大家对石墨烯的未来发展充满期待。”陈卫东告诉记者,但从现有的科研成果和技术应用来看,他尚未看到储能技术研发上的突破性进展。

万能材料还是神奇泡沫

其实,一直以来市场对石墨烯都存在较大争议。

从石墨烯目前的研发成果来看,市面上出现的技术性突破成果并不多,特别是石墨烯在电池领域的研发上,因其使用成本高昂以商业应用进展缓慢等,让其一直以来颇受质疑。

“从目前石墨烯电池应用来看,前一阵热炒的石墨烯电池等,据专业研究人员分析只是做了些添加剂等辅助功能,有小幅性能提升,尚未有大的突破。”李宁说道。

王忠辉向记者坦言,现阶段石墨烯电池的研发离“西班牙实验室”的数据水平还有较大差距。“虽然目前在石墨烯研发技术上的突破有很多,但大部分都停留在实验室技术,离商业化还有相当大的距离。”

事实也的确如此。

当时创造石墨烯电池技术奇迹的Graphenano在2016年被中国上市公司正泰电器入股,彼时,正泰电器斥资1800万欧元收购Graphenano旗下产业化公司Grabat Energy,S.L.10%股权。但至今,市场依然未见其有突破性的产品问世。

“目前是石墨烯要实现商业应用,最大的难点除了技术研发上的突破外,还需要跨行业协同创新来实现。同时,石墨烯产品的最终应用,也需要上下游企业密切配合,这些都是漫长而复杂的过程。”王忠辉说道。

李宁也就石墨烯技术创新告诉记者,突破性的技术创新是一个非常漫长且充满变数的过程。作为一个新兴技术产业,石墨烯还处于上升期和快速发展期,但是离技术成熟的爬坡期还有距离,中间很有可能出现一个下降期,很多过于乐观或不切实际的预期将会在现实面前调整,基于其上的很多泡沫也会破灭。

“但是石墨烯作为一种新型材料的代表,能够实现之前无法或难以实现的新功能,这肯定能够催生新技术、新产品、新应用,我们需要坚持积极投入研发,快速试错纠偏,尽快完成从基础研究、技术和产品开发到市场接受和广泛应用的阶段。”李宁表示。

打造创新生态圈

对于石墨烯如何突破现有研发创新与产业应用的瓶颈,王忠辉认为首先必须要打造一个石墨烯的创新生态圈。

“以石墨烯在新能源汽车的应用为例,其要从实验室技术走向商业应用,必须要经过在下游汽车厂商的多次测试来实现,但一般下游企业处于自身经济效果的考量,一般配合度都不会太高。”王忠辉表示。

对此,东旭光电在今年上半年并购了申龙客车,就是为了给自己石墨烯电池的终端落地铺路。

与此同时,王忠辉也强调,石墨烯要在产业应用上实现较大的技术突破,除了与石墨烯自身的研发创新相关外,还涉及多学科、多领域的技术创新。

“以石墨烯电池的应用为例,石墨烯电池要实现快速充电,需要电网的配合,加大电流才能实现 。同时,电池是一个电化学产品,除了要有石墨烯技术的创新外,还需要其他相关材料、技术的共同变革,才能让石墨烯电池在导电性及充电速度上实现大的突破。”王忠辉表示。

鉴于石墨烯自身可实现多领域的应用特性,联储证券首席投资顾问胡晓辉告诉记者,市场对石墨烯未来的发展应用前景毫不怀疑,但从石墨烯在储能技术等多领域的研发来看,石墨烯技术目前尚处于研发转换阶段,离产业化还有一定时间。“所以,我们目前对石墨烯的研究应该从其材料本身特性出发,进行多领域的突破创新尝试。”

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评论

  • 聚碳复材2017-7-29 09:07:18

    聚碳复材 石墨烯充电宝也要上市了

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水皮杂谈