第二天一早,大斌带着自己的技术成果资料来到吴皓的办公室,顾凡也一起陪同接待。
“大斌,据我所知,现在能大量制备的单层石墨烯,都是纺丝级别的,用于纺织品还勉强可以,用于大片状生产的技术还没有。”顾凡首先提出了疑问。
“量产这个概念很模糊……如果是生产可直接用于工业生产加工的单层石墨烯,同时成本能控制在工业生产可接受范围内的方法,确实还没有。”
“虽然我隐约摸到了一条路,但是实验没有全部完成,因为超过了研究期限,院里希望我放弃。”
大斌是一个搞科学研究的人,样子跟卢本差不多,脾气也是一个样,为人具有良好的品格,正因为如此,他才能成为顾凡的好兄弟。
“能跟我说一下,你的研究遇到了什么困难吗?”吴皓相信系统推荐的贵人。
大斌抿了一口咖啡,然后说道,“使用普通的方法制造单层石墨烯是很困难的,我的导师曾在实验室里合成了一张直径15cm的石墨烯薄膜,可以确定是单层,然而其缺陷非常严重,并不具有理论上的物理特性。”
“目前来说,多数实验室的试验品,做不到完美结构或者缺陷率低于某一固定允许值的结构,完美结构的石墨烯制备还非常困难。”
“机械法得到的石墨烯表面结构完整,但尺寸极难控制,同时大规模筛选和封装也很困难,用这种方法想要量产,暂时来说是行不通的。”
“氧化还原法同样,表面结构还更是差得令人发指。”
“可行的方法还是SiC或者CVD,尤其是CVD生长法,有做出大面积和工业量产的可能,但是其表面质量比机械法差了n个数量级,结构也很不稳定。”
“还有一个需要解决的大问题,石墨烯本身在空气中极其容易氧化,在当下工业生产条件下,以较低成本大规模合成质量稳定,能较容易保存和运输的石墨烯还是一个难以解决的问题。”
“我的办法是在一次实验的过程中偶然发现的,是一种在机械法的基础上引入其它方法,改良而成,在实验室里,我曾做出过长宽为5cm的石墨烯薄膜,结构接近完美!”
“但是后续的实验,我没有办法重复做出同样完美的试验品,我知道肯定是忽略了一些什么,但是还没有试出来,实验就被终止了,我希望能够继续研究下去,找到正确的制备方法。”
大斌一口气说完了单层石墨烯的行业现状,以及自己的研究情况。
“按照你这么说,媒体上宣传的超级电池,其实是因为没有可量产的、结构完美的单层石墨烯,没有办法生产出来,对吧。”吴皓求证道。
大斌思考了片刻,答道:“是的,社会上目前对于石墨烯超级电容器的炒作比较多,但是这与实际情况还有一定距离。”
“理想的单层石墨烯可有2700m2g的比表面,电导率高,是双电层电容器的优良电极材料。”
“实际可买到的量产石墨烯是5-10层,比表面只几百克每平方米;它的堆积比重很小,同等体积电容器中的装载量比活性炭少很多,电容器的重量比能量和体积比能量进一步降低,还不如使用超级活性炭。”
“石墨烯片层边缘的悬键具有高活性,在使用中很不稳定,如用作主要储能材料,电容器的性能将逐渐衰退,这个过程不可控,成本问题比较突出。”
“短时间内,石墨烯作为储能材料还难以有突破性进展,现在只是作为导电添加剂,在电极中混入1%以下的用量。”
“相比之下,石墨烯制备价格高昂还不是主要问题。”
大斌说出了石墨烯在超级电池上面临的问题,这些问题必须通过制备完美结构的单层石墨烯,才能很好的解决。
“哦,原来是这样!”吴皓终于搞清楚,为什么石墨烯超级电池已经宣传了多年,却还没有被大规模使用的原因。
“能够量产完美结构的单层石墨烯,就储能领域来说,能达到什么效果?”吴皓继续问道。
“就理论上来说,以石墨烯制造一个全新体系的电池,在性能上是颠覆性的,称作“超级电池”。使用这种材料制作的电池,能量密度超过600whkg,是目前动力锂电池的5倍,一次充电时间只需8分钟,可行驶1000公里;电池重量只有锂离子电池的十分之一,体积也会大幅缩小,减轻使用该电池汽车的自身重量;电池的使用寿命更长,是传统氢化电池的4倍,锂电池的2倍;其成本将比目前锂电池降低77%。”
大斌说出了官方数据,这是比较理想化的结果,能否实现却又很大的未知数。
“也就是说,石墨烯技术的应用至今仍处于初级阶段,尤其是能让电池体积和重量大幅缩小的单层石墨烯材料,成品率低,生产成本高,成为石墨烯电池难以产业化的重要成因。”吴皓对当下的情况有了一个基本的判断。
“就石墨烯领域而言,我国在研发及应用上走在世界前列,现在就差完美结构的单层石墨烯实现量产,整个行业就能迎来一轮大发展。”大斌说出了自己的期望,虽然在当前的情况下,这个想法显得多么的虚无缥缈。
“能否借用夏龙科技大学的实验室做研究?经费由我这边提供。”吴皓询问道。
“很难,现在科研课题很多,学院自己都不够用,不会愿意外借实验室搞其它项目的!”大斌否决了这个可能。
“搞一个实验室,一个亿够不够?”吴皓决心很大。
“不知道,很多设备是订制的,价格不好评估。”大斌不敢确定。
“嗯……对了,可以问一个人!”吴皓突然想起了张立,马上拨通了他的电话。
“张先生,请问你一件事,能不能帮我借用一个可以研究石墨烯的实验室?费用上好商量!”能够借用实验室是最好的选择,毕竟很多特殊设备确实很难搞到。
“我们公司就有一个,如果吴总需要,我可以帮你问一下。”
“麻烦张先生了!”
实验室的问题,还是有办法解决的。