青岛智造 | 石墨烯产业的热与冷

青岛日报2021年3月19日9版

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石墨烯产业的热与冷

■2010年在诺奖的催化之下,石墨烯激起了全世界的研发热潮,专利申请大幅度增长,产业资本争相涌入

■在国内,青岛、常州、重庆、无锡、深圳等地形成了一定规模的产业集群,然而规模化应用始终是个行业性难题

■山东领军科技集团董事长聂传凯:一种新材料至少需要20年才能应用到各行各业,对石墨烯要有包容和耐心

一度沉寂的石墨烯产业因汽车和手机产业的需求开始回暖。据不完全统计,国内共有超过1.7万家石墨烯相关企业,2020年相关企业注册量达到6576家,同比大涨174.6%,其中四季度新增企业2331家。

尽管不被看好,但广汽集团仍在坚持推进它的石墨烯基电池计划,最新回应称石墨烯基超级快充电池预计于本年内首次搭载在现有AION V车型上。

今年1月,广汽宣布石墨烯基超级快充电池8分钟可充满80%,NEDC续航里程1000公里,硅负极电池让电动汽车进入“月充时代”。一时间,“充电8分钟续航1000公里”的说法沸沸扬扬,直到中科院院士欧阳明高泼下了一头冷水。在业内人士看来,新材料的周期很长,不是短期内能见效的,石墨烯的热度之下更要有冷静的思考。

“一种新材料至少需要20年才能应用到各行各业。对石墨烯要有包容和耐心,不理性的炒作会导致大家对石墨烯产业产生过高期待和误判。”见证了青岛石墨烯产业从无到有的山东领军科技集团董事长聂传凯,深知新材料的产业化之难。

山东领军科技集团石墨烯湿法胶生产线。

热:竞相追逐的电池

“充电8分钟续航1000公里”并不是什么新鲜故事。早在2014年,就有报道称西班牙Graphenano公司同西班牙科尔瓦多大学合作研发首例石墨烯聚合材料电池,电动车最多能行驶1000公里,而充电时间只需8分钟。2016年,国内上市公司东旭光电推出石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”,号称实现15分钟内快速充放电。但时至今日,仍然没有一款真正搭载石墨烯技术的新能源汽车量产。

通常所说的“石墨烯电池”主要成分其实不是石墨烯,石墨烯只是以添加剂的形式加入现有电池材料中。较为谨慎的企业会命名为石墨烯基电池,正如广汽推出的石墨烯基超级快充电池多了一个“基”字,虽然能够提升充电性能,本质上仍是锂电池。

在聂传凯看来,石墨烯成本已不是难题,最早的石墨烯要几百块钱一克,现在制备成本、批量生产问题基本解决,能够做到几毛钱一克。最大的问题还是电网的承受能力,新能源汽车行驶1000公里至少要80-150度电,8分钟充满电需要极高的电压。

“很多人问我广汽这个事情,理论上实验室能做到,但真正到了应用层面需要专门的充电桩。”聂传凯表示,“还有一大挑战在于电池系统管理(BMS),解决快充的安全性、可靠性问题。特斯拉续航能力强,主要不是因为电池先进,而是电池管理做得好。”

“石墨烯电池”话题的引爆早有征兆,一度沉寂的石墨烯产业因汽车和手机产业的需求开始回暖。去年,深创投和小米领投从事化学石墨烯导热膜生产和研发的广东墨睿科技数千万元A轮融资,华为旗下哈勃科技投资有限公司也成为常州富烯科技的第二大股东。据不完全统计,国内共有超过1.7万家石墨烯相关企业,2020年相关企业注册量达到6576家,同比大涨174.6%,其中四季度新增企业2331家。

在石墨烯的电池应用方面,山东领军也有部分业务,开发的石墨烯基铅碳储能电容电池,具有使用寿命长、动力强劲、充电速度快等优点,已经应用在坦克启动电池、高铁UPS电池、风能发电等领域。

不过,聂传凯在电池方面布局较为谨慎,没有作为重点,“我们侧重做储能电池,还处于蓝海。汽车动力电池是一片红海,过去做普通干电池的企业现在都在做动力电池,这不是一个好现象。”

山东领军科技集团石墨烯轮胎。

冷:商业化之路还很长

石墨烯是由少层碳原子组成的二维晶体,具有强度高、韧性强、透光率高、导电导热等特性。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在实验中从石墨分离出石墨烯,2010年两人因此获得了诺贝尔物理学奖。随后,石墨烯激起了全世界的研发热潮,专利申请大幅度增长,产业资本争相涌入。在国内,青岛、常州、重庆、无锡、深圳等地形成了一定规模的产业集群。青岛作为资源雄厚的石墨原产地,涌现了山东领军、昊鑫新能源、华高墨烯等一批龙头企业。

但在商业化之路上,石墨烯还有很长的路要走。2013年,聂传凯曾参与国家石墨烯材料产业技术创新战略联盟的发起成立,此后多次推动国家石墨烯创新相关会议在青岛召开。如今8年过去,国内企业已经建成一些石墨烯粉体及薄膜材料生产线,然而规模化应用始终是个行业性难题,大浪淘沙之后也有人选择了退出。

聂传凯认为,在石墨烯热度持续攀升的当下,更要冷静且准确地抓住行业发展关键点,耐心深耕石墨烯应用以及更上游的石墨产业。

石墨烯的源头是石墨,品质也取决于石墨,1毫米厚的石墨薄片就能剥离出300万层石墨烯。以石墨为原材料制备高纯石墨,继而生产出石墨烯,再以石墨烯为原材料开发下游产品,山东领军紧紧围绕石墨,打通普通石墨-高纯石墨-石墨烯制备-石墨烯产品的全产业链。而在这个过程中,山东领军长达六年时间坐“冷板凳”,保持高强度研发投入,直到近两年才开始见到效益。

目前,山东领军两大业务板块具备百亿级产值的潜力,一是石墨烯高分子橡胶材料高性能轮胎制造项目,二是绿色新型建材项目。其中,与双星集团合作的石墨烯轮胎已用于青岛招商物流的大货车,显著延长轮胎使用寿命;作为青岛市2021年春季重大项目,计划总投资30亿元的绿色新型建材产业园项目也已经开工,利用石墨尾矿在平度生产绿色新型建材。

值得一提的是,去年年底山东领军完成了高纯石墨生产工艺的中试,实现99.9999%高纯石墨的连续式生产,已与某国企对接,今年计划建设一条年产5000吨的生产线。

高纯石墨是制备第三代半导体碳化硅的关键材料,其加工技术被美日德等少数国家垄断,价格主导权也掌握在国外企业手中,国内工艺基本只能提纯到99.999%。中国石墨储量、产量及出口量均居世界第一,出口的石墨初级产品每吨价格不过几千元,进口的高纯石墨每吨几十万元,价格相差100多倍。

“利用石墨熔点高达3850℃的特性,采用高温法技术将石墨中的杂质气化,得到电子级的高纯石墨,用于半导体、锂电池、核工业等领域。这个技术光研发就投入了五六千万,打破了国外垄断,解决原材料卡脖子问题。”聂传凯介绍。(青岛日报/观海新闻记者 周晓峰)

声音

我们刚刚处于货币创新的起跑点,各种新的记账、转账、抵账的标识,以及虚拟货币、数字货币,正在喷涌而出,但这些符号如何定价及如何兑换,以及它们的数量如何被节制,没有人可以预料。

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——中国首席经济学家论坛研究院副院长林采宜日前撰文说,房地产在中国居民资产中价值占比较高的主要原因:首先,过去15年中国的城镇化率快速提高,加上长期流动性过剩,大量超发货币流入土地市场,从而推高房价;其次,资本跨境流动的管制和金融市场不够成熟也是导致中国居民的资产配置过度依赖不动产的原因。

人口老龄化将导致未来金融资产在居民资产配置结构中的比重上升。同时,风险资产在金融资产中的占比将趋于下降。

在中国,延迟退休不只是养老体系财务可持续问题,还夹杂历史遗留问题,涉及体制转轨中的种种复杂情形,还需要维护代际公平。不同的部门,不同的群体,不同的世代,各有各的利益权衡。方案制定不周,就可能撕裂改革共识。延迟退休能否平稳推开,取决于方案是否开门制定,反映了民意的最大公约数。

——有媒体撰文指出,延迟退休应开门制定方案。当前养老社保压力增大。尽管2020年财政补贴超过2万亿元,全国社会保险基金收支缺口仍高达6219.17亿元,为有历史数据以来首次出现当年收支缺口,并首次动用全国社会保障基金这一战略储备基金500亿元。这主要是新冠疫情下减免企业社保费等政策所致,但依然给中国养老体系敲响了警钟。

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技术能力不天然是商业能力

任何一家企业,都不可能仅仅依靠追求极客般的技术就成功,而一定是技术创新、商业模式创新、管理创新等全方位发力的产物

最近,接连有人工智能独角兽中止上市,AI企业真实盈利能力备受关注。与其说这是人工智能泡沫破裂,倒不如说是给所有高科技行业创业者提供了一个足够让更多人信服的经典商学院案例。自互联网创业大潮兴起以来,人工智能毫无疑问是科技含量位居前列的行业。历数知名AI创业公司,几乎都有强大的技术背景,技术的领先性毋庸置疑。

但商业化能力与技术相比,却相形见绌。大量技术大拿因为万物智能社会所带来的诱人行业前景疯狂进入,比拼算法、比拼专利、比拼谁家技术深厚。但当面对市场,这些显得有些苍白无力。AI“四小龙”之一依图科技的例子就很典型。为疫情开发的智能影像系统,能在2-3秒内就对病变区域完成定量分析。公司内部人士表示,技术确实很厉害,医院医生也说好,但是到掏钱采购的时候就不行了。而看看为数不多过得还不错的企业,比如营收过百亿的海康威视,占了收入大部分的仍是相对较传统的硬件收入。

应该清醒认识到,无论多么“黑科技”的技术,一旦进入落地产业化阶段,都会遵循最基本的商业规律。任何一家企业,都不可能仅仅依靠追求极客般的技术就成功,而一定是技术创新、商业模式创新、管理创新等全方位发力的产物。那些只依靠技术优势取胜的企业在市场竞争中都是令人意想不到的脆弱,因为竞争对手一旦获得了更加先进的技术,那么这类企业的这种技术优势会在一夜之间丧失殆尽。创办公司的技术精英应该尽快完成从技术大拿或行业专家向企业家的转变,需要习得如何赚钱、如何树立差异化优势、如何创造商业机会。

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很多人认为的“技术狂人”马斯克,其实也是一个创新商业模式和商业思维的高手。特斯拉为何能受到市场追捧,让各大车企都心惊胆战,某种意义上并非是电池技术、续航里程、自动驾驶这些因素所造成的,而是因为特斯拉给汽车行业带来了一种新的商业模式——不再单纯以售卖硬件作为利润增长点,而是致力于打造一款像手机一样,能持续升级的硬件,通过提供增值服务盈利。消费者车子能常开常新,甚至完全不会过时。

作为一座城市来说,想要培育出更多优质创业企业,不妨先从培养真正具备商业思维的企业家入手。(青岛日报社/观海新闻记者 孙 欣)

责任编辑:郝媛媛

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