近日,特斯拉向美國貿易部門提出“對中國石墨產品進行關稅豁免”申請,而在不久之前,蘋果也提出相同要求。作為新能源汽車鋰電池所采用的負極材料,石墨及石墨烯電池在新能源產業(yè)鏈的地位正逐步提高。
石墨是一種結晶形碳,六方晶系,為鐵墨色至深灰色,質地較軟、有滑膩感、可導電。石墨耐腐蝕,與酸、堿等不易反應,是高端裝備制造、戰(zhàn)略新興產業(yè)及核電領域的關鍵資源,名列美國“關鍵礦物清單”和我國“戰(zhàn)略性礦產名單”。
目前,石墨主要用于電池負極主要材料,國際能源署今年5月份發(fā)布的報告顯示,為實現(xiàn)《巴黎氣候協(xié)定》全球升溫2攝氏度以內的目標,2040年全球清潔能源礦產需求至少翻番,電動車相關礦產需求將增長30倍,其中鋰增長42倍,石墨緊隨其后,增長25倍,鈷和鎳分別增長21倍和19倍。
但上述預測并未包含石墨烯電池,僅僅將其作為鋰電池的負極材料,而石墨*大的潛力在石墨烯,在石墨烯電池。
石墨烯被譽為“新材料之王”,是人類已知強度*高、重量*輕、導電性*佳的材料,在新能源電池、超電容器和提高太陽能光電轉化效率等領域具有先天優(yōu)勢。
經測試,目前新型石墨烯電池充電速度可超鋰電池60倍,儲電能力也超過儲存能力*佳的鋁基電池的三倍。在此基礎上,還有進化版石墨烯電池被成功研發(fā),經測試,此款石墨烯電池僅需15秒就可以完成充電,其研發(fā)公司表明此款石墨烯電池將于2024年正式上市。
石墨烯電池的優(yōu)勢也是其缺陷,一輛石墨烯電池的電動汽車充電可需配備3000千瓦的充電樁,若大規(guī)模普及,電網或將難以負載超高強度的電荷。同時,石墨烯電池的成本昂貴,除去研發(fā)成本,單論石墨烯的價格,幾千元一克,制作一個石墨烯電池所需成本就與整車價格相差不大,高昂的價格遠超普通消費者可接受范圍。
以現(xiàn)在的技術水平,還無法將石墨烯電池體積縮小,雖然未來可期,但還是需要時間。目前,航空領域已廣泛運用石墨烯電池,隨時間的推移,技術的進步,石墨烯電池作為新能源汽車領域*后一塊疆土,或許能為新能源汽車帶來全新的發(fā)展機遇。
石墨是中國優(yōu)勢礦種之一。美國國家地質局于2016年發(fā)布的《MineralCommoditySummaries2016》顯示:截至2015年年底,全球天然石墨累計探明儲量為23000萬噸,土耳其、巴西、中國的石墨儲量合計占全球總儲量的94.35%,中國石墨基礎儲量約占世界的23.91%,僅次于土耳其和巴西,排名全球第三位。
根據(jù)石墨結晶形式的不同,石墨分為晶質石墨(致密結晶狀石墨、鱗片石墨)和隱晶質石墨。
我國晶質石墨主要分布在黑龍江和內蒙古地區(qū),其中黑龍江省查明石墨資源儲量占全國的46.9%,內蒙古自治區(qū)占全國的19.26%;隱晶質石墨儲量*為豐富的是湖南省占全國的74.7%。
早在20世紀初期,我國就已經開始開采使用石墨資源了,但由于受到社會體制、市場環(huán)境等因素的影響,導致我國的石墨行業(yè)發(fā)展不利,同時石墨產業(yè)發(fā)展的過程中存在著諸多問題。
2016年《全國礦產資源規(guī)劃(2016-2020年)》也對石墨的開采和勘察等制定了一系列的要求,強化優(yōu)質石墨資源保護和合理利用。
石墨憑借其多種優(yōu)良性能成為21世紀戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展不可或缺的重要材料。石墨的消費正在或將會由傳統(tǒng)產業(yè)領域向戰(zhàn)略新興產業(yè)畛域轉變,被稱為“黑金”的新材料之王-石墨烯,將會使石墨的用途提升到一個新的高度