石墨烯材料或高性能儲能用碳材料受限于原材料與制備工藝，成本較高，市場價格昂貴。因此，低成本、宏量制備技術(shù)的開發(fā)是石墨烯儲能應(yīng)用的關(guān)鍵。
石墨烯優(yōu)異的力學(xué)和物理性能使其成為理想的儲能材料。作為一種二維碳納米材料，石墨烯具有較大的比表面積、良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱特性，經(jīng)常用作鋰離子電池材料與超級電容器材料。石墨烯的用途眾多，可用做各類電子產(chǎn)品的顯示屏、環(huán)保材料，還在能源領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于鋰離子電池和超級電容器的電極材料。
目前，石墨烯材料或高性能儲能用碳材料受限于原材料與制備工藝，成本較高，市場價格昂貴。因此，低成本、宏量制備技術(shù)的開發(fā)是石墨烯儲能應(yīng)用的關(guān)鍵。
石墨烯超級電容器作為一種很有前途的儲能設(shè)備，在保留電極材料高比表面積的同時可增大其能量密度，可為智能手表、柔性電子屏、可折疊手機等可穿戴電子設(shè)備提供大功率電源。未來不僅可單獨用在需要高功率輸出的通信、軌道交通、啟停控制等領(lǐng)域，還可與電池形成互補以同時實現(xiàn)高能量密度和高功率密度的電動汽車、交通運輸和可再生能源領(lǐng)域。
我國天然石墨儲量豐富，但適合制作石墨烯的天然大鱗片石墨相對較少，不足500萬t。天然石墨直接用作電極材料時，對電解質(zhì)敏感、大電流充放電性能差。
石墨烯助力海水淡化實現(xiàn)重大突破
MD膜通量低是限制該技術(shù)廣泛應(yīng)用的主要瓶頸。哈工大科研團隊所得石墨烯膜為水蒸氣提供了極短且快速的傳輸路徑，比迄今為止報道的MD膜通量高一個數(shù)量級、脫鹽率大于99.8%，在海水淡化中顯示出巨大的應(yīng)用潛力和優(yōu)勢。海水淡化市場空間廣闊，去年年中國家發(fā)改委印發(fā)的《海水淡化利用發(fā)展行動計劃(2021―2025年)》明確，到2025年，全國海水淡化總規(guī)模達到290萬噸/日以上，新增海水淡化規(guī)模125萬噸/日以上。海水淡化低能耗可持續(xù)解決新方案實現(xiàn)重大突破，望打開石墨烯材料應(yīng)用前景及空間，產(chǎn)業(yè)鏈公司望受關(guān)注。
由于石墨烯在能源、材料等各大領(lǐng)城都具有巨大的應(yīng)用潛力，世界各國對石墨湍都給予了很高的關(guān)注。隨著石墨烯產(chǎn)業(yè)化方向的逐斯清晰，目前，全球已有80多個國家投入石墨烯的研發(fā)、生產(chǎn)。中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟預(yù)計，到2020年，石墨烯產(chǎn)業(yè)化規(guī)摸將取得突破，全球石墨烯材料市場達1003億元。
石墨烯應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化步伐加速
我國石墨烯產(chǎn)業(yè)多地分布式發(fā)展，長三角發(fā)展興盛，已經(jīng)基本形成以長三角、珠三角和京津冀魯區(qū)域為聚合區(qū)，多地分布式發(fā)展格局。與此同時，三大聚合區(qū)協(xié)同發(fā)展、優(yōu)勢互補，推動石墨烯生產(chǎn)制備技術(shù)不斷取得突破，應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化步伐迅速。
截至去年底，我國石墨烯產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)近17000家，論文總數(shù)占全球三分之一強，專利數(shù)量占全球總數(shù)三分之二強。不管從研究規(guī)模還是人才隊伍看，中國已經(jīng)屬于第一方陣。
“十四五”期間， 我國將重點突破新一代信息技術(shù)材料、生物醫(yī)用材料、新能源材料、高端裝備材料、節(jié)能環(huán)保材料等關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，并前瞻布局石墨烯、超導(dǎo)、增材制造等前沿新材料。
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