近日,特斯拉向美國(guó)貿(mào)易部門(mén)提出“對(duì)中國(guó)石墨產(chǎn)品進(jìn)行關(guān)稅豁免”申請(qǐng),而在不久之前,蘋(píng)果也提出相同要求。作為新能源汽車(chē)鋰電池所采用的負(fù)極材料,石墨及石墨烯電池在新能源產(chǎn)業(yè)鏈的地位正逐步提高。
石墨是一種結(jié)晶形碳,六方晶系,為鐵墨色至深灰色,質(zhì)地較軟、有滑膩感、可導(dǎo)電。石墨耐腐蝕,與酸、堿等不易反應(yīng),是高端裝備制造、戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)及核電領(lǐng)域的關(guān)鍵資源,名列美國(guó)“關(guān)鍵礦物清單”和我國(guó)“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)名單”。
目前,石墨主要用于電池負(fù)極主要材料,國(guó)際能源署今年5月份發(fā)布的報(bào)告顯示,為實(shí)現(xiàn)《巴黎氣候協(xié)定》全球升溫2攝氏度以?xún)?nèi)的目標(biāo),2040年全球清潔能源礦產(chǎn)需求至少翻番,電動(dòng)車(chē)相關(guān)礦產(chǎn)需求將增長(zhǎng)30倍,其中鋰增長(zhǎng)42倍,石墨緊隨其后,增長(zhǎng)25倍,鈷和鎳分別增長(zhǎng)21倍和19倍。
但上述預(yù)測(cè)并未包含石墨烯電池,僅僅將其作為鋰電池的負(fù)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(yù)為“新材料之王”,是人類(lèi)已知強(qiáng)度*高、重量*輕、導(dǎo)電性*佳的材料,在新能源電池、超電容器和提高太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)化效率等領(lǐng)域具有先天優(yōu)勢(shì)。
經(jīng)測(cè)試,目前新型石墨烯電池充電速度可超鋰電池60倍,儲(chǔ)電能力也超過(guò)儲(chǔ)存能力*佳的鋁基電池的三倍。在此基礎(chǔ)上,還有進(jìn)化版石墨烯電池被成功研發(fā),經(jīng)測(cè)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(shì)也是其缺陷,一輛石墨烯電池的電動(dòng)汽車(chē)充電可需配備3000千瓦的充電樁,若大規(guī)模普及,電網(wǎng)或?qū)㈦y以負(fù)載超高強(qiáng)度的電荷。同時(shí),石墨烯電池的成本昂貴,除去研發(fā)成本,單論石墨烯的價(jià)格,幾千元一克,制作一個(gè)石墨烯電池所需成本就與整車(chē)價(jià)格相差不大,高昂的價(jià)格遠(yuǎn)超普通消費(fèi)者可接受范圍。
以現(xiàn)在的技術(shù)水平,還無(wú)法將石墨烯電池體積縮小,雖然未來(lái)可期,但還是需要時(shí)間。目前,航空領(lǐng)域已廣泛運(yùn)用石墨烯電池,隨時(shí)間的推移,技術(shù)的進(jìn)步,石墨烯電池作為新能源汽車(chē)領(lǐng)域*后一塊疆土,或許能為新能源汽車(chē)帶來(lái)全新的發(fā)展機(jī)遇。
石墨是中國(guó)優(yōu)勢(shì)礦種之一。美國(guó)國(guó)家地質(zhì)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(jì)探明儲(chǔ)量為23000萬(wàn)噸,土耳其、巴西、中國(guó)的石墨儲(chǔ)量合計(jì)占全球總儲(chǔ)量的94.35%,中國(guó)石墨基礎(chǔ)儲(chǔ)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(jié)晶形式的不同,石墨分為晶質(zhì)石墨(致密結(jié)晶狀石墨、鱗片石墨)和隱晶質(zhì)石墨。
我國(guó)晶質(zhì)石墨主要分布在黑龍江和內(nèi)蒙古地區(qū),其中黑龍江省查明石墨資源儲(chǔ)量占全國(guó)的46.9%,內(nèi)蒙古自治區(qū)占全國(guó)的19.26%;隱晶質(zhì)石墨儲(chǔ)量*為豐富的是湖南省占全國(guó)的74.7%。
早在20世紀(jì)初期,我國(guó)就已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)采使用石墨資源了,但由于受到社會(huì)體制、市場(chǎng)環(huán)境等因素的影響,導(dǎo)致我國(guó)的石墨行業(yè)發(fā)展不利,同時(shí)石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過(guò)程中存在著諸多問(wèn)題。
2016年《全國(guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016-2020年)》也對(duì)石墨的開(kāi)采和勘察等制定了一系列的要求,強(qiáng)化優(yōu)質(zhì)石墨資源保護(hù)和合理利用。
石墨憑借其多種優(yōu)良性能成為21世紀(jì)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的重要材料。石墨的消費(fèi)正在或?qū)?huì)由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域向戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)畛域轉(zhuǎn)變,被稱(chēng)為“黑金”的新材料之王-石墨烯,將會(huì)使石墨的用途提升到一個(gè)新的高度