自從英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆(AndreGeim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(KonstantinNovoselov)二人因為“二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗”共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎之后，任何與石墨烯有關(guān)的新聞或者研究成果都受到了人們極大的關(guān)注。

最近兩年，石墨烯相關(guān)產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)也是如火如荼，尤其是石墨烯制備生產(chǎn)企業(yè)，如雨后春筍一般。國際上當(dāng)然也沒閑著，比如一則轟動性的新聞報道宣稱：西班牙Graphenano公司(一家工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司)同西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研究出全球首個石墨烯聚合材料電池，儲電量是目前市場最好產(chǎn)品的3倍，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而充電時間不到8分鐘。

石墨烯從2004年首次被分離出來，2010年石墨烯發(fā)現(xiàn)者獲得諾貝爾獎后為大家所熟知，到今天只有短短十幾年的時間。盡管全球石墨烯產(chǎn)業(yè)目前尚處于早期階段，但由于公眾對石墨烯新材料的熱捧，導(dǎo)致石墨烯產(chǎn)業(yè)虛火過旺，呈現(xiàn)出了“忽如一夜春風(fēng)來，千樹萬樹梨花開”的虛假繁榮景象。

特別是一些石墨礦資源相對豐富的地區(qū)，更是把石墨礦混同于石墨烯，把發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)視為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級的“靈丹妙藥”，紛紛規(guī)劃建設(shè)石墨烯產(chǎn)業(yè)園。

毋庸置疑，石墨烯作為新材料產(chǎn)業(yè)的先導(dǎo)，在帶動傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，培育新興產(chǎn)業(yè)增長點(diǎn)，推動大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的作用越來越顯著。在國家政策引導(dǎo)下，各地紛紛布局石墨烯。目前，我國石墨烯全產(chǎn)業(yè)鏈雛形初現(xiàn)，覆蓋從原料、制備、產(chǎn)品開發(fā)到下游應(yīng)用的全環(huán)節(jié)，已基本形成以長三角、珠三角和京津冀魯區(qū)域為集合區(qū)，多地分布式發(fā)展的石墨烯產(chǎn)業(yè)格局。2016年，我國石墨烯市場總體規(guī)模突破40億元，已形成新能源領(lǐng)域應(yīng)用、大健康領(lǐng)域應(yīng)用、復(fù)合材料領(lǐng)域應(yīng)用、節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用、石墨烯原材料、石墨烯設(shè)備六大細(xì)分市場。

但是，熱鬧的背后是亂象，一時的繁華帶來的只有永久的傷痛。不能不提的是，當(dāng)前我國的石墨烯產(chǎn)業(yè)仍面臨一些深層次問題，基礎(chǔ)研究能力薄弱，缺乏龍頭企業(yè)帶動，上下游企業(yè)脫節(jié)，產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，資本市場過度透支石墨烯概念，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失等，都嚴(yán)重制約了我國石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)已建成或在建的石墨烯產(chǎn)業(yè)園、石墨烯創(chuàng)新中心、石墨烯研究院等已超過40家，有2000多家企業(yè)從事石墨烯原材料和產(chǎn)品的研發(fā)，而且這個數(shù)字仍在逐步增長。

當(dāng)前國內(nèi)轟轟烈烈的大躍進(jìn)式的“石墨烯運(yùn)動”是不可取的。未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)將是建立在石墨烯材料的殺手锏級的應(yīng)用基礎(chǔ)之上，而不是作為一個萬金油式的添加劑。當(dāng)前，國內(nèi)市場上的一些產(chǎn)品，包括服飾、涂料、復(fù)合材料、吸附潤滑產(chǎn)品，以及石墨烯鋰電、石墨烯手機(jī)觸摸屏等，代表著我國目前研發(fā)石墨烯的主流產(chǎn)品，應(yīng)該說在國際上是處于第一方隊。

但與國外相比，我們?nèi)匀挥兴鶞螅瑲W盟石墨烯旗艦計劃去年10月啟動了17個新的石墨烯研究項目，他們關(guān)注的是石墨烯的超級汽車、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、可穿戴設(shè)備和健康管理、數(shù)據(jù)通信、能源技術(shù)以及復(fù)合材料等前沿未來的領(lǐng)域。

石墨烯鋰電?

什么是石墨烯?先來看看維基百科的定義：“石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光;導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-8Ω·m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。”

當(dāng)前“石墨烯電池”這一名詞很火熱。事實上，國際鋰電學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界并沒有“石墨烯電池”這個提法。筆者搜索維基百科，也沒有發(fā)現(xiàn)“graphenebattery”或者“grapheneLi-ionbattery”這兩個詞條的解釋。

根據(jù)美國Graphene-info這個比較權(quán)威的石墨烯網(wǎng)站的介紹，“石墨烯電池”的定義是在電極材料中添加了石墨烯材料的電池。這個解釋顯然是誤導(dǎo)。根據(jù)經(jīng)典的電化學(xué)命名法，一般智能手機(jī)使用的鋰離子電池應(yīng)該命名為“鈷酸鋰-石墨電池”。之所以稱為“鋰離子電池”，是因為SONY在1991年將鋰離子電池投放市場的時候，考慮到經(jīng)典命名法太過復(fù)雜一般人記不住，并且充放電過程是通過鋰離子的遷移來實現(xiàn)的，體系中并不含金屬鋰，因此就稱為“Lithiumionbattery”。最終“鋰離子電池”這個名稱被全世界廣泛接受，這也體現(xiàn)了SONY在鋰電領(lǐng)域的特殊貢獻(xiàn)。

目前，幾乎所有的商品鋰離子電池都采用石墨類負(fù)極材料，在負(fù)極性能相似的情況下，鋰離子電池的性能很大程度上取決于正極材料，所以現(xiàn)在鋰離子電池也有按照正極來稱呼的習(xí)慣。比如，磷酸鐵鋰電池(BYD所謂的“鐵電池”不在筆者討論范疇)、鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、三元電池等，都是針對正極而言的。