近几年,一些石墨烯公司和科研机构对石墨烯电池技术进行了多项研究和实验。韩国光州科学技术院的研究人员正在对一项新型石墨烯电池技术进行研究,研究表明,这种新型电池可将电动汽车的充电时间缩短至16秒,而不影响能量密度。美国俄亥俄州Nanotek仪器公司的研究人员则利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出一种新型储能设备,可以将充电时间从过去的数小时之久缩短到不到一分钟。新储能设备称为石墨烯表面锂离子交换电池,或简称为表面介导电池(SMCS),它集中了和超级电容的优点,同时兼具高功率密度和高能量储存密度的特性。欧盟十多年来投入10亿欧元致力于研究石墨烯和其它2D材料,韩国和英国政府过去两年里分别投资至少4000万美元和2400万英镑从事研究。投资界对石墨烯的投资热度也很高。据IDTechEx统计,过去几年中,私人石墨烯公司的投资约有6000万美元。
全球石墨烯市场规模(单位:百万美元)
数据来源:IDTechEx
上述石墨烯的研究看起来非常有前途,但仍然需要一段时间才能大规模并以合理的速度生产。
生产能力过剩
作为应用的第一步,目前石墨烯在工业上的应用主要在手机触摸屏方面,即以替代现有的ITO靶材,而三星已于近期生产出相关样品——使用石墨烯材料的手机可随意弯曲、捶打,并具有更长的待机时间、更清晰的屏幕分辨率。全世界已公布的石墨烯产能估计为近500吨/年,市场中大约有超过20个“玩家”,尽管基数不大,但是在第一阶段的需求期过后,产能已经处于过剩状态。这显然带有盲目性,供应商承担了风险,市场仍未做好准备吸收产能。
石墨烯产业在中国的发展处于上升势头,产能巨大,多个供应商均发布了能够提供大量石墨烯纳米片和CVD石墨烯的公告。中国企业已经申请了超过2000项与石墨烯相关的专利。与此同时,韩国三星集团对石墨烯也有强烈兴趣,该集团是碳纳米管领域的最大专利持有者,LG集团正在石墨烯行业利用自己的经验,特别是碳纳米管方面,创建本地供应链。
另一方面,石墨烯的产业投资也在继续。总计约1.5亿美元已经投向新的石墨烯公司,投资分布在至少20家公司。投资组合也是多种多样,包括风险投资和不同行业的战略投资,如钢铁制造(例如浦项制铁)、石墨开采(如加拿大Focus Graphite)、消费电子(如三星)、化学和材料(如韩华和DSM)、石油和天然气(如雷普索尔)。
石墨烯的潜质有多大
石墨烯经常被与碳纳米管相比较,因为它们有很多相似的材料特性,两者也常常被舆论炒作。
碳纳米管被发现可作为很多领域的合格添加材料,诸如可静电喷涂的塑料车体部件、可消散静电电荷的塑料燃料管/系统和锂离子电池。总体而言,预计中国、韩国、美国和欧洲的产能分别为2300-2600吨/年。
石墨烯产业可以从碳纳米管借鉴良多。然而,碳纳米管的持久挑战是集束难以分散,早期的科学研究结果表明,石墨烯更容易分散,这是一个机会,也是区分与碳纳米管的最大不同。