電動(dòng)汽車，黑科技，前瞻技術(shù)，石墨需求上漲，鋰電池石墨需求，石墨價(jià)格推高

　　蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，石墨作為鉛筆的材料之一，想必人們都不會(huì)陌生。然而，在未來(lái)十年內(nèi)，石墨的需求缺口將高達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸/年。石墨是電動(dòng)車車載鋰離子電池的核心材料，車載電池陽(yáng)極中石墨的用量看似微不足道。

　　然而，隨著美國(guó)車企大力推動(dòng)電動(dòng)車，其更依賴于石墨的穩(wěn)定供貨，而特朗普政府卻在新一輪的中美貿(mào)易關(guān)稅戰(zhàn)中對(duì)從中國(guó)進(jìn)口的所有石墨產(chǎn)品征收了10%的關(guān)稅。

　　為此，中國(guó)已開始關(guān)停多個(gè)重要的石墨礦場(chǎng)，這與該行業(yè)污染大、作業(yè)不安全、礦坑易坍塌也不無(wú)關(guān)系。事實(shí)上，隨著礦場(chǎng)的關(guān)停及法規(guī)的限制，中國(guó)將首次成為石墨的凈進(jìn)口國(guó)。

　　為此，2018年上半年，片狀石墨（flake graphite）的售價(jià)在持續(xù)上漲。

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　　值得注意的是，由于電動(dòng)車電池需求略有下滑，這主要是受到鋰和鈷高售價(jià)的影響，上述兩種金屬材料是電動(dòng)車車載電池的核心原材料。

　　據(jù)基準(zhǔn)礦物情報(bào)公司（Benchmark Minerals Intelligence，BMI）的報(bào)告顯示，今年下半年，電池及石墨的需求量預(yù)計(jì)將進(jìn)一步提升。

　　此外，BMI預(yù)計(jì)到2028年，隨著新電池超級(jí)工廠的發(fā)展，產(chǎn)能增幅或?qū)⑦_(dá)到860 GWh，這意味著在該時(shí)間段內(nèi)，優(yōu)質(zhì)片狀石墨產(chǎn)品的增量將達(dá)到95萬(wàn)噸。

　　目前，天然石墨的年產(chǎn)量約為120萬(wàn)噸，其中15-20%的石墨將被用于制造電動(dòng)車電池。

　　為滿足電池陽(yáng)極石墨的需求量，每年需要額外生產(chǎn)250-300萬(wàn)噸石墨。

　　盡管電動(dòng)車需求量的增長(zhǎng)路徑看似合情合理，但目前無(wú)法獲得所需的石墨產(chǎn)量來(lái)推動(dòng)電動(dòng)車需求的增長(zhǎng)。

　　那么問題來(lái)了，當(dāng)石墨的需求量大幅超出當(dāng)前供給量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么情況？目前已開始感受到該材料的開始上揚(yáng)，答案似乎已明朗。

22日，記者從中國(guó)科學(xué)院生物能源與過(guò)程研究所獲悉，在中國(guó)科學(xué)院院士李玉良的指導(dǎo)下，青島能源所黃長(zhǎng)水研究員帶領(lǐng)的碳基材料與能源應(yīng)用研究組首次設(shè)計(jì)合成了氟取代的石墨炔二維碳材料，應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極，顯示出優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能性能。相關(guān)成果已在線發(fā)表于《能源與環(huán)境科學(xué)》上。

隨著可穿戴智能設(shè)備以及可植入醫(yī)療器械的發(fā)展，具有高能量密度、功率密度以及長(zhǎng)循環(huán)壽命的柔性電池成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。由于特有的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，二維材料成為理想的柔性電極材料。然而，目前已知的二維電極材料往往具有致密的原子排布，這使得鋰離子在層間的傳輸遇到較大的位阻，從而導(dǎo)致較低的功率密度和能量密度。

該研究組在不同基底上制備石墨炔、氮摻雜石墨炔、石墨炔負(fù)載鐵。研究人員更是成功將氟原子引入石墨炔結(jié)構(gòu)當(dāng)中，制備得到新型碳基柔性電極材料，可極大推動(dòng)穿戴智能設(shè)備等所需柔性電池的發(fā)展。通過(guò)氟取代，使得石墨炔分子孔道擴(kuò)大，從而具有優(yōu)良的離子傳輸通道；同時(shí)，保留了石墨炔的基本框架和二維平面結(jié)構(gòu)中的共軛體系，使其材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和載流子傳輸特性；尤其是碳氟鍵具有優(yōu)良的循環(huán)儲(chǔ)鋰能力，不僅增加了材料的儲(chǔ)鋰位點(diǎn)，同時(shí)碳氟鍵與電解液具有很好的相容性，可以大大降低界面阻抗，從而提高循環(huán)穩(wěn)定性。

該成果為溶液法制備大面積性能優(yōu)異的柔性電極材料提供了研究思路，開創(chuàng)了新型儲(chǔ)能器件電極材料研究的一個(gè)新方向。