新型石墨烯鋰離子電池研制成功 未來手機10分鐘

 　　經(jīng)過5年的不懈研究，中國航發(fā)航材院石墨烯儲能材料研發(fā)團隊已成功研制出具有快速充電、長壽命、低發(fā)熱的新型石墨烯鋰離子電池，如果采用此種石墨烯鋰離子電池，普通手機僅用10分鐘即可充滿。

　　據(jù)了解，在同等條件下，此新型石墨烯鋰離子電池充電時間僅為普通鋰離子電池的十分之一，但使用壽命卻是普通鋰離子電池的5倍，并且有效抑制了發(fā)熱問題。石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，使鋰離子電池內(nèi)阻、工作溫升大幅降低，從而實現(xiàn)了快速充放電和長壽命的兼得。

　　北京石墨烯技術(shù)研究院有限公司負(fù)責(zé)人王旭東博士透露，該產(chǎn)品目前已實現(xiàn)了批量制備，即將走向市場應(yīng)用。該新型石墨烯鋰電子電池將在汽車、航空、通信等領(lǐng)域具有重要市場前景。

　　解密神奇的“工業(yè)味精”、“黑黃金”——石墨烯

　　據(jù)王旭東博士介紹，石墨烯是可以在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的“萬能材料”，具有許多獨特的特性，“一分鐘充完電的電池”、“能拎起來2噸重物的手提袋”、“像襯衣一樣的防彈衣”、“薄得像紙一樣的透明手機”，這些科幻片中才有的物品，未來都有可能通過石墨烯新材料的運用而成為現(xiàn)實。石墨烯和金屬、非金屬結(jié)合可以制成很多新型材料，因此被稱作“工業(yè)味精”。同時，石墨烯密度極低，但價格極高，同樣重量的石墨烯價格是黃金的15倍，所以有人稱其為“黑黃金”。

　　從石器時代到青銅時代、從鋼鐵時代到電氣(單晶硅)時代，人類技術(shù)進步的每一次突破，都和材料技術(shù)的發(fā)展有密切的關(guān)系。石墨烯是科學(xué)家公認(rèn)的下一代革命性、戰(zhàn)略性材料，曾有人斷言，如果說20世紀(jì)是單晶硅的世紀(jì)，那么21世紀(jì)就是石墨烯的世紀(jì)。石墨烯是由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)新材料，厚度僅為一個碳原子，石墨烯證明了二維納米材料的存在。

　　王旭東博士告訴記者，石墨烯具有一系列優(yōu)良的特性，厚度最薄，厚度 0.334 nm，比表面積2630 m2/g 。強度最高，斷裂強度130 GPa，楊氏模量1100 GPa ，也是有史以來被證實的最結(jié)實的材料，其強度是鋼的100多倍，同時石墨烯也是已知材料中電子傳導(dǎo)速率最快的材料，電阻率只約10-6 Ω·cm ，石墨烯還具有97.7%的透光率，透光最好，并且導(dǎo)熱率最好，導(dǎo)熱率達5000 W/(mK)。石墨烯的發(fā)明人安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因此獲得了2010年獲諾貝爾物理學(xué)獎。

　　國際上對石墨烯的發(fā)展也高度重視，歐盟設(shè)立未來新興技術(shù)(FET)石墨烯旗艦計劃，英國成立國家石墨烯研究院，投資10億英鎊;據(jù)統(tǒng)計2006年-2011年，美國國家自然科學(xué)基金(NSF)關(guān)于石墨烯的資助項目就有200項;韓國政府也投入研發(fā)費用14億美元，把石墨烯材料及產(chǎn)品定為未來革新產(chǎn)業(yè)之一。我國也高度重視石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國務(wù)院印發(fā)的《中國制造2025》中石墨烯在其中，被列入戰(zhàn)略前沿材料要求提前布局和研制。

　　北京市要打造世界最高水平的石墨烯復(fù)合技術(shù)研發(fā)基地

　　北京石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心作為我國第一個省級石墨烯制造業(yè)創(chuàng)新中心，將在充分總結(jié)前期運行經(jīng)驗的情況下，依托專家委員會，進一步強化基礎(chǔ)研究、應(yīng)用技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化的統(tǒng)籌銜接，在軍民融合發(fā)展、上下游產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展等方面創(chuàng)新發(fā)展模式，充分發(fā)揮北京科技資源優(yōu)勢，更好地服務(wù)于北京核心功能，在2018年實現(xiàn)“北京主創(chuàng)新，京津冀主平臺，全國大網(wǎng)絡(luò)”的發(fā)展格局，建成世界最高水平的石墨烯復(fù)合技術(shù)研發(fā)基地。

　　為進一步加快推進石墨烯應(yīng)用產(chǎn)業(yè)孵化，11月15日，北京石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心專家委員會掛牌成立。北京石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心主要由北京石墨烯技術(shù)研究院有限公司、北京石墨烯研究院和中國國際石墨烯資源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組成，形成了“一體兩翼”的組織格局，聚集了最優(yōu)資源的優(yōu)勢、構(gòu)建了多層次人才激勵機制、建立了“眾智”型研發(fā)模式、建立了共享型產(chǎn)業(yè)公地。

　　北京石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心的總體目標(biāo)是：成為“全球一流的石墨烯復(fù)合技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)孵化中心”。到2020年，將重點推進三大任務(wù)：一是瞄準(zhǔn)國家重大需求，突破石墨烯應(yīng)用材料復(fù)合化共性技術(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)有材料升級換代，獲得7個以上國際領(lǐng)先的石墨烯殺手锏應(yīng)用。二是解決石墨烯批量化制備及應(yīng)用的通用技術(shù)，實現(xiàn)100噸石墨烯低成本制備和應(yīng)用，形成千億級產(chǎn)業(yè)核心。三是瞄準(zhǔn)國際前沿，掌握石墨烯顛覆性技術(shù)，推進10個“中國發(fā)明，世界第一”的石墨烯前沿技術(shù)，形成100份國際專利和國際標(biāo)準(zhǔn)，擁有一支具有國際視野的百人隊伍。

　　北京石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心將引導(dǎo)開展石墨烯前沿技術(shù)、石墨烯應(yīng)用技術(shù)和石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展，發(fā)揮地方政府產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)示范和國家科研院所的技術(shù)優(yōu)勢，打造軍民融合發(fā)展典范，立足京津冀協(xié)同發(fā)展，形成：北京創(chuàng)新主核心、京津冀大平臺、全國大網(wǎng)絡(luò)的石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展體系，使北京成為全球石墨烯創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵樞紐，全國石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的協(xié)同中心，石墨烯軍民融合的示范區(qū)，國家石墨烯高端產(chǎn)業(yè)的主引擎和主力軍。

　　國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會主任、原中國工程院副院長干勇院士擔(dān)任專家委員會主任，中國科學(xué)院院士和國際知名學(xué)者共12名著名專家擔(dān)任委員。專家委員會的成立標(biāo)志著北京石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心將在國內(nèi)外頂級專家的指導(dǎo)下，面向高端制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展對先進新材料的重大需求，研判石墨烯行業(yè)發(fā)展重大問題，按照市場需求制定明確的技術(shù)路線圖，加速突破制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù)，切實發(fā)揮行業(yè)引領(lǐng)作用。

　　低調(diào)而神秘的幕后英雄——中國航發(fā)北京航空材料研究院

　　中國航發(fā)北京航空材料研究院(以下簡稱中國航發(fā)航材院)成立于1956年，是我國“一五”計劃156個重點建設(shè)的項目之一，是國內(nèi)唯一面向航空，從事航空先進材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究、材料研制與應(yīng)用技術(shù)研究和工程化研究的綜合性科研機構(gòu)，是我國國防科技工業(yè)領(lǐng)域高水平材料研究發(fā)展中心，是國家科技創(chuàng)新體系和國防科技創(chuàng)新體系的重要組成部分。

　　近十年來，為滿足下一代航空裝備需求，中航航發(fā)航材院開展了大量的新材料、新技術(shù)的探索研究。經(jīng)過60年的發(fā)展，航材院已形成涉及17個領(lǐng)域60多個專業(yè)，覆蓋金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料，材料制備與工藝，材料性能檢測、表征與評價，以及提供標(biāo)準(zhǔn)化、失效分析和材料數(shù)據(jù)庫等行業(yè)服務(wù)的綜合性科研機構(gòu)，擁有7個國家級和10個省部級實驗室及中心，擁有從業(yè)人員5000余人，具有完整的材料、工藝、檢測技術(shù)體系。航材院致力于先進材料技術(shù)的研發(fā)和為客戶提供從材料設(shè)計、選材、制造到檢測、維修的一體化材料解決方案。

　　中國航發(fā)航材院掌握了高性能、低成本石墨烯納米片和石墨烯薄膜制備技術(shù)的基礎(chǔ)，同時致力于開展石墨烯應(yīng)用研究和工程技術(shù)開發(fā)，推動石墨烯在航空航天、能源、電子和生物等領(lǐng)域應(yīng)用，已在石墨烯納米片批量化制備、功能化石墨烯、石墨烯宏觀體制備、大尺寸石墨烯薄膜批量化制備、石墨烯增強金屬結(jié)構(gòu)材料、石墨烯儲能材料、石墨烯電子封裝材料、石墨烯電線電纜材料、石墨烯環(huán)境凈化材料、石墨烯涂料、石墨烯改性非金屬材料、石墨烯信息材料等領(lǐng)域取得了諸多獨創(chuàng)性的成果。

　　通過近十年的努力，中國航發(fā)航材院形成多學(xué)科交叉、年輕的創(chuàng)新團隊和技術(shù)體系完整、基礎(chǔ)雄厚的工程應(yīng)用研究團隊。以年輕博士為骨干組成的核心創(chuàng)新團隊，專業(yè)涵蓋物理、化學(xué)、金屬材料、高分子材料、力學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域，具有卓越的創(chuàng)新能力和開拓精神，同時依靠航材院56個研究專業(yè)，系統(tǒng)開展了石墨烯在各類材料中的工程應(yīng)用研究。

　　開創(chuàng)了40多個石墨烯創(chuàng)新應(yīng)用的研究方向，研制了一系列的新材料，多項成果在航空裝備、國防裝備上驗證、考核、小批應(yīng)用，有非常好的應(yīng)用前景;同時，也產(chǎn)生了大量可廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟相關(guān)領(lǐng)域的新材料、新成果。

　　2017年10月27日，由中國航發(fā)航材院和天津東麗經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)以及有關(guān)方面共同出資的軍民融合企業(yè)中航裝甲科技有限公司(以下簡稱“中航裝甲”)在天津東麗區(qū)正式揭牌。中航裝甲主要經(jīng)營業(yè)務(wù)是關(guān)于石墨烯防護裝甲的開發(fā)及研究。