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点“墨”成金,石墨成为新能源汽车领域最后一块疆土!

近日,特斯拉向美国贸易部门提出“对中国石墨产品进行关税豁免”申请,而在不久之前,苹果也提出相同要求。作为新能源汽车锂电池所采用的负极材料,石墨及石墨烯电池在新能源产业链的地位正逐步提高。
石墨是一种结晶形碳,六方晶系,为铁墨色至深灰色,质地较软、有滑腻感、可导电。石墨耐腐蚀,与酸、碱等不易反应,是高端装备制造、战略新兴产业及核电领域的关键资源,名列美国“关键矿物清单”和我国“战略性矿产名单”。
目前,石墨主要用于电池负极主要材料,国际能源署今年5月份发布的报告显示,为实现《巴黎气候协定》全球升温2摄氏度以内的目标,2040年全球清洁能源矿产需求至少翻番,电动车相关矿产需求将增长30倍,其中锂增长42倍,石墨紧随其后,增长25倍,钴和镍分别增长21倍19倍。
但上述预测并未包含石墨烯电池,仅仅将其作为锂电池的负极材料,而石墨最大的潜力在石墨烯,在石墨烯电池。
石墨烯被誉为“新材料之王”,是人类已知强度最高、重量最轻、导电性最佳的材料,在新能源电池、超电容器和提高太阳能光电转化效率等领域具有先天优势。
经测试,目前新型石墨烯电池充电速度可超锂电池60倍,储电能力也超过储存能力最佳的铝基电池的三倍。在此基础上,还有进化版石墨烯电池被成功研发,经测试,此款石墨烯电池仅需15秒就可以完成充电其研发公司表明此款石墨烯电池将于2024年正式上市。
石墨烯电池的优势也是其缺陷,一辆石墨烯电池的电动汽车充电可需配备3000千瓦的充电桩,若大规模普及,电网或将难以负载超高强度的电荷。同时,石墨烯电池的成本昂贵,除去研发成本,单论石墨烯的价格,几千元一克,制作一个石墨烯电池所需成本就与整车价格相差不大,高昂的价格远超普通消费者可接受范围。
现在的技术水平,还无法将石墨烯电池体积缩小,虽然未来可期,但还是需要时间。目前,航空领域已广泛运用石墨烯电池,随时间的推移,技术的进步,石墨烯电池作为新能源汽车领域最后一块疆土,或许能为新能源汽车带来全新的发展机遇。
石墨是中国优势矿种之一。美国国家地质局于2016年发布的《 Mineral Commodity Summaries 2016》显示:截至2015年年底,全球天然石墨累计探明储量为23000万吨,土耳其、巴西、中国的石墨储量合计占全球总储量的94.35%中国石墨基础储量约占世界的23.91%,仅次于土耳其和巴西,排名全球第三位
根据石墨结晶形式的不同,石墨分为晶质石墨(致密结晶状石墨、鳞片石墨)和隐晶质石墨。
我国晶质石墨主要分布在黑龙江和内蒙古地区,其中黑龙江省查明石墨资源储量占全国的46.9%,内蒙古自治区占全国的19.26%;隐晶质石墨储量最为丰富的是湖南省占全国的74.7%
早在20世纪初期,我国就已经开始开采使用石墨资源了,但由于受到社会体制、市场环境等因素的影响,导致我国的石墨行业发展不利,同时石墨产业发展的过程中存在着诸多问题。
2016年《全国矿产资源规划(2016-2020年)》也对石墨的开采和勘察等制定了一系列的要求强化优质石墨资源保护和合理利用
石墨凭借其多种优良性能成为21世纪战略性新兴产业发展不可或缺的重要材料。石墨的消费正在或将会由传统产业领域向战略新兴产业畛域转变被称为“黑金”的新材料之王-石墨烯,将会使石墨的用途提升到一个新的高度