近年來，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是產(chǎn)業(yè)發(fā)展同時面臨電池能量密度不高、續(xù)航里程不足、充電時間長等技術(shù)瓶頸制約，行業(yè)痛點(diǎn)促使新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈積極尋找新型替代材料以實(shí)現(xiàn)能量密度的重大突破。石墨烯因其良好的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性進(jìn)入新能源汽車產(chǎn)業(yè)視野，石墨烯電池也被認(rèn)為是提高電池能量密度、縮短充電時間的解決方案之一。

新能源領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。2010年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫用微機(jī)械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。也是以此為標(biāo)志，社會對石墨烯的關(guān)注度日益升高。

因?yàn)槭┚哂辛己玫膶?dǎo)電和導(dǎo)熱性能，目前在新能源、涂料、復(fù)合材料、大健康、節(jié)能環(huán)保和電子信息為主的六大領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。尤其是在新能源領(lǐng)域，大家普遍對通過石墨烯材料應(yīng)用來提高動力電池的能源密度和縮短充電時間抱以很大期望。

寧波中車新能源科技有限公司工程師袁俊在北京石墨烯論壇2018上介紹，因?yàn)槭┚哂泻芨叩谋肀让娣e和優(yōu)良的導(dǎo)電性，目前該公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)一直在研究通過加入石墨烯進(jìn)一步提高超級電容器的能量密度和功率密度，事實(shí)證明加入石墨烯提升了超級電容器的產(chǎn)品性能，能夠更好地滿足現(xiàn)階段軌道交通和車輛動力需求。  

從料材到器用還需時日

然而，在行業(yè)熱度很高，市場各方面需求很旺盛，企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)積極性也很高背景下，近年來石墨烯在產(chǎn)業(yè)化方面卻并沒有取得較大進(jìn)展，更多還是停留在基礎(chǔ)研究上，各類高端應(yīng)用和產(chǎn)品并沒有問世。

工業(yè)和信息化部賽迪研究院原材料工業(yè)研究所所長肖勁松表示，一種新材料要發(fā)展成一種產(chǎn)業(yè)，必須要經(jīng)過從“料材”到“器用”的一個過程。當(dāng)前我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚面臨技術(shù)、市場、成本三大方面短板。

技術(shù)方面來看，目前產(chǎn)業(yè)還存在關(guān)鍵技術(shù)有待突破，制備材料企業(yè)材料不過關(guān)等問題。2004年至今年5月，全球申請專利的數(shù)量大概是6萬余項(xiàng)，我國占了一半以上，處于國際領(lǐng)先地位，但是創(chuàng)新能力尚不足，缺少真正的核心知識產(chǎn)權(quán)。一方面應(yīng)該謹(jǐn)防石墨烯產(chǎn)業(yè)陷入低端陷阱，不能單看專利數(shù)量，更應(yīng)注重專利質(zhì)量；另一方面也應(yīng)重視專利保護(hù)。

市場方面來看，目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏龍頭企業(yè)帶動，企業(yè)分散、力量不集中、多為小作坊式的初創(chuàng)企業(yè)。大部分企業(yè)追求全面發(fā)展，在技術(shù)分工上沒有側(cè)重點(diǎn)。數(shù)據(jù)顯示，近年來我國石墨烯企業(yè)數(shù)量增長迅速，2015年我國約有350家石墨烯企業(yè)，2016年增長至2059家，2017年達(dá)到了4638家，而實(shí)際上真正展開業(yè)務(wù)的，只有1/5左右。

石墨烯的應(yīng)用也存在一定短板，由于下游應(yīng)用企業(yè)沒有完全實(shí)現(xiàn)一些高端應(yīng)用產(chǎn)品的制造，從而導(dǎo)致有產(chǎn)能沒產(chǎn)量的現(xiàn)象。從2016年截至目前，我國石墨烯的總體產(chǎn)能約達(dá)到6萬噸，但是很多產(chǎn)能還沒完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)量。

成本方面，由于石墨烯是一種新材料，新材料的研發(fā)周期普遍較長，研發(fā)投入十分巨大，因而導(dǎo)致目前石墨烯的應(yīng)用成本普遍偏高。

肖勁松指出，上述短板嚴(yán)重制約了我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。此外，標(biāo)準(zhǔn)化等問題也應(yīng)該引起重視。

研發(fā)代工為產(chǎn)研結(jié)合提供便利

北京石墨烯研究院創(chuàng)始院長劉忠范指出，石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在還處在期望的頂峰而絕非發(fā)展的頂峰，當(dāng)前石墨烯在質(zhì)量方面尚不足以支撐起未來的石墨烯產(chǎn)業(yè)大賽，石墨烯的“殺手锏”以及應(yīng)用仍在探索之中，尚沒有找到獨(dú)到的不可或缺的應(yīng)用。

當(dāng)前石墨烯產(chǎn)業(yè)一大突出矛盾就是產(chǎn)研結(jié)合有待進(jìn)一步加強(qiáng)。當(dāng)前石墨烯企業(yè)普遍小而全，研發(fā)力量不足，很難形成真正的核心競爭力和取得關(guān)鍵技術(shù)突破。而大學(xué)往往具有豐富的科研力量，但是在和產(chǎn)業(yè)結(jié)合方面仍然力度不足。

劉忠范表示，為了解決這一問題，北京石墨烯研究院提出研發(fā)代工的理念，即針對特定企業(yè)的研發(fā)需求，組建由高水平、專業(yè)人員構(gòu)成的專門研發(fā)團(tuán)隊(duì)，面向市場需求，開展定制化的技術(shù)研發(fā)。通過企業(yè)方與工程方全工程利益捆綁，長期穩(wěn)定地服務(wù)于企業(yè)高技術(shù)研發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)從技術(shù)研究到產(chǎn)業(yè)化落地的無縫銜接。目前該研究院已經(jīng)首批成立5個研發(fā)代工中心，將為石墨烯產(chǎn)業(yè)的政產(chǎn)研學(xué)進(jìn)一步融合貢獻(xiàn)自己的經(jīng)驗(yàn)和智慧。