天天微动态丨曲面石墨烯或成破解储能难题“命门”

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“目前，单层石墨烯的市场公价是每克近千元，通过我们的特殊提取技术，可以使成本下降至目前的百分之一。”日前，在参观北京旭华时代科技有限公司（以下简称“北京旭华”）研发车间时，该公司董事长崔旭指着玻璃容器内的黑棕色液体向记者如此介绍。该公司曲面石墨烯已量产下线，当前产量达20吨；预计年底三期工程全部竣工后，产能将攀升至100吨以上。

众所周知，碳元素是自然界中存在的与人类最密切相关、最重要的元素之一。由于其多样的电子轨道特性，以碳元素为唯一构成元素的碳素结构材料具有各式各样的性质。“可以说，没有任何一种元素能像碳这样作为单一元素便可形成如三维金刚石晶体、二维石墨层片等如此多的结构与性质完全不同的物质。碳素结构体中的石墨烯片材料具有多重优越性，且在太阳能电池、纳米电子学、高性能纳电子器件、复合材料及储能等领域具有广泛应用。”北京旭华研发人员肖丰指出。

记者了解到，近年来，业内人士一直致力于探索制备单层石墨烯的途径，尤其是制备高质量、产率高、成本低、结构稳定的石墨烯的方法。而北京旭华首创的“曲面石墨烯”则突破了石墨烯当前面临的成本和技术壁垒。

“要使石墨变成弯曲结构，形成不同碳同素异体，必须从外部施加更高的能量，使之在受激状态下形成能量更高的单分散碳原子或碳原子簇。”崔旭说，旭华科技创新研制出的曲面石墨烯，实现了可控式激态能量供给，经特殊加工方法，可以选择性地制备出不同曲面的石墨烯结构体，且无毒无味、规模化、低成本，呈黑色胶体状、液体状或粉体状。同时，由于曲面石墨烯的特性，可以在水或油脂类溶液中达到非常稳定的分散状态，以此避免由于颗粒过小而出现的团聚效应，从而更容易加以利用。

据测算，对于一块价值1000元左右的铅酸电池，仅需添加价值20元的曲面石墨烯材料，便可将电池的容量和寿命提高一倍。成本下探也进一步推动石墨烯在更多领域应用：目前，该公司的曲面石墨烯产品已进入土壤改良、生命科学、铅酸电池等领域。在北京旭华的产品展示厅内，记者看到了添加石墨烯材料所制成的瑜伽垫、面膜、杀菌剂等十余种产品。

而在储能领域，北京旭华看中了铅碳电池领域的技术研发。“铅碳电池是近些年发展起来的一种储能电池。将铅酸电池和超级电容器两者结合，既能发挥超级电容瞬间大容量充电的优点，也能发挥铅酸电池的能量优势，拥有良好的充放电性能。同时，碳材料的加入阻止了负极硫酸盐化现象，改善了过去电池的失效因素，进一步延长了电池寿命。”肖丰解释，在铅碳电池中添加曲面石墨烯，电池容量能得到大幅提高，甚至将国标450Ah的容量提高到1053Ah，寿命提高到2000多次，充放电效率达到92%，远超过国标的86%，低温-40摄氏度下的放电率超过55%。

作为铅碳电池添加剂供应商，北京旭华所生产的曲面石墨烯材料具有优异的分散性，在不添加任何分散剂的条件下能够保持长期悬浮在水溶液中，避免了石墨烯的团聚，维持石墨烯特性。

“在此技术支撑下，铅碳电池的设备成本可缩减到原来的1/3，同时考虑到使用寿命的大幅提高，应用在储能项目中，度电成本会低于锂电池。同时，铅碳电池的安全性能更是远超锂电池等技术。因此，无疑会使这一古老的储能技术焕发新生机，在未来的储能技术中发挥重要的领头羊作用。”崔旭说。

未来，北京旭华将会继续加大对石墨烯产业的研发，深入能源、环保、农业、建筑材料、特殊材料、复合材料六大领域开展应用研究和推广。“可以相信，随着石墨烯的量产和成本的下降，整个能源领域将迎来一场深刻变革。”崔旭指出。

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