石墨烯量产——
突破锂电“致命缺陷”
或许有一天，你会把触屏平板电脑三折两叠塞进口袋；用几秒钟将手机充满电，用上半个月不用再充；乘坐超轻型飞机，驾驶轻型汽车，甚至登上人类梦想的上万英里的太空电梯……
所有这些美妙梦想，都来源于一种特殊材料——石墨烯。
“石墨烯是一种以石墨为原料的纳米材料，它是迄今为止世界上已知材料中最轻、最薄、最硬的韧性材料，具有高导电、高强度、高导热、高比表面积等特点。”4月2日，长期关注石墨烯发展的唐山建华实业集团总裁孟英表示，这种超凡的新材料必将在电动汽车、电子信息等多个领域带来革命性变革，有望成为下一个万亿级的产业。
“我们率先研发出一种新的石墨烯制备方法，适用于低成本大批量规模生产。”自去年年底，建华实业在我省投产首条年产50万克石墨烯生产线之后，目前一条年产100吨的生产线正在紧张组装中，将于5月底正式投产。对于这一令人期待的石墨烯量产技术新突破，孟英感到，它将为新型工业化发展带来巨大空间。
5小时到30分钟的颠覆
破解锂电池充电瓶颈，掀起电动汽车领域革命
充电仅需5小时便可行驶500公里，今年年初，特拉斯在国内的上市可谓是“冬天里的一把火”，掀起电动汽车领域的一场革命。
虽然电池技术向前迈出一大步，但仍存在跑上一会儿需要停下来充5小时电的尴尬，充电时间长依然是锂电池难以逾越的鸿沟。被视为汽车未来发展方向的电动汽车，因为无法解决这道瓶颈难题，多年来一直在推广道路上举步不前。
“这扇大门，将由石墨烯开启。”和很多业内专家一样，孟英非常看好石墨烯在能源领域的应用，公司的科研团队正在进行石墨烯基超级电容和电池的研发。石墨烯电池一旦问世，有望将电池容量增加1.5倍，充电时间缩短至几十分钟。使用石墨烯基超级电容替代电池，充放电时间最短甚至可以达到几秒钟。
“这也就意味着，以后给电动汽车充电比加油时间还短，这将为电动汽车领域带来一场颠覆性革命。”孟英表示，目前他们正在布局石墨烯基电容电池生产线，预计将于今年12月底正式投产。
在唐山建华实业集团生产基地，记者领略了石墨烯的“神奇”——虽然与石墨同出一源，却与我们平时所见的铅笔芯相差甚远，石墨烯微片更像是棉花一样的黑色絮状物，它薄如蝉翼、轻若鸿毛，仅仅180克就能盛满一个容量50升的白色塑料桶。
孟英解释说，石墨烯电池之所以充放电速度快、储能大，就是利用了石墨烯材料的高比表面积、高导电特性，石墨烯材料的导电性能是铜的10至100倍。传统锂电池如果快速充放电，必然导致电流增大，而电流过大会引起电池发热而缩短使用寿命，甚至引发爆炸。利用石墨烯的特性将其添加到锂电池的正负极材料中，有望解决这一弊端。
孟英解释说，锂电池的工作过程，就是锂离子从正极到负极往返摆动的过程。把石墨烯添加到正极材料中，可以提高正极材料的导电能力，增加电池的放电倍率，加快电池的充放电速度。把石墨烯添加到负极材料中，则可以提高容纳锂离子的能力，增加储电容量。
“石墨烯的轰动，是因为它创造了诸多纪录，石墨烯一系列神秘的特殊性让人们对它的应用充满幻想。”孟英这样描述，石墨烯还是世上最薄、强度最高的材料，它只有0.34纳米厚，二十万层石墨烯叠加起来的厚度大概等于一根头发丝的直径。它比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢材还要高上100倍。该材料几乎完全透光，透光率在97%以上，有望被用于制造新一代高性能电子学器件。
目前，该公司近四十人的团队正在致力于石墨烯下游产业链的开发及应用，同时开发的产品有十几种。据介绍，石墨烯在电子、航天、军工、新能源、新材料等领域有着无比广阔的应用潜力：凭借石墨烯优良的电学性能，它将是最具潜力取代硅制作超微型晶体管的新型材料，未来计算机的运行速度有望提高10至100倍；其轻盈坚韧的特性，又是制作超轻防弹衣、超轻飞机材料的首选；利用纳米技术还可以把石墨烯制成一种DNA感测器，用来探测DNA链的旋转和位置结构，为基因组测序技术开辟一条新路径；石墨烯还可以制成抗菌材料，在杀菌的同时不损伤细胞。
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