据悉,锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液等组成,负极材料占锂电池材料成本比重约10%。石墨类是较早应用的负极材料,与其他碳材料相比,其导电性、结晶度更高,良好的层状结构和充放电电压也十分适合正极材料的脱/嵌运动,且目前工艺成熟、成本较低,是较为理想的负极材料。
人造石墨是易石墨化碳经过高温处理后生成的石墨产品。随着动力电池和高1端消费电池的发展,市场对电池性能的要求不断提高,人造石墨因其优异性能逐步成为主流负极材料。根据数据,人造石墨的产量占比已从2013年的39.7%持续增长至2016年的68.9%, 并有望持续增长。 在新能源汽车需求的持续拉动下,到2020年,动力电池需求量约94GWh,相应负极材料需求量将约7万吨,动力电池负极材料市场规模约40亿元;到2025年,动力电池需求量将达到310GWh,相应负极材料需求量将达19万吨,动力电池负极材料市场规模将达100亿元。
美国:主要采用“自下而上”的CVD 法和外延生长法。
CVD气相沉积法过程示意图
SiC外延生长法过程示意图
中国:我国大多数石墨烯都是通过“自上而下”的氧化-还原法制备而成。
化学氧化还原法过程示意图
对比:“自下而上”法制备石墨烯虽然制备成本较高,但制备出的石墨烯多为面积较大、质量较高的单层石墨烯;“自上而下”虽然成本低、可大规模生产,倍率型负极材料,但制备出的石墨烯往往存在许多缺陷,也难以用于集成电路、芯片、传感器、光电器件等领域。
研究:基础为主VS偏重应用
美国:科学界和产业界普遍认为,石墨烯目前仍以实验室研发为主,尚不适合大规模产业化。
中国:急于将技术推向市场,加大产业化应用推广。
对比:基础研究为应用研究提供原始驱动力,需要资金支持,有可能“坐冷板凳”;应用研究在目标上考虑的是科研能否快速得以应用和赢得利润,负极材料,需要基础研究的支持。基础研究缺乏创新,应用研究便不可持续。
跟美国相比,锂电池负极材料,我国有着丰富的石墨资源,***高度重视石墨烯产业的发展,3C类负极材料,在产业化方面走在国际前列,这些都领1先于美国。据不完全统计,***各地有20多家在建或已建成的石墨烯研究院或产业基地,包括常州、无锡、北京、青岛等先发城市,地方***的相关财政资金也有望在未来几年达到千亿规模,已经初步形成以企业为主体、产学研结合的技术创新体系。
我国石墨烯产业基地空间分布格局
但是,在媒体、资本的热炒下,石墨烯也呈现出产业化***繁荣的泡沫和低端化趋势,市场化应用频频遇冷,遭到了人们的质疑。尤其是在基础研究领域,我国跟美国还有差距。只有通过重新审视我国石墨烯产业发展方向和阶段、以创新为驱动力迈向产业链中高1端等一系列措施,才能在一拥而上的热烈氛围中保持清醒,真正做大做强石墨烯产业。
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