中航工业石墨烯膜技术突破：为低空经济插上科技翅膀
中航工业石墨烯膜技术突破：为低空经济插上科技翅膀
2月8日，中国航空发动机集团北京航空材料研究院（以下简称“航材院”）石墨烯航空电池研制中试生产线正式开工。这一突破性进展，标志着我国在石墨烯膜技术领域迈出了重要一步，为低空经济的发展注入了新的动力。
石墨烯膜技术的重大突破
中航工业在石墨烯膜技术领域持续发力，取得了多项具有国际领先水平的科研成果。经过十年的不懈努力，中航工业成功掌握了高品质石墨烯纳米片、功能化石墨烯和石墨烯薄膜的工业化制备技术。目前，已开发出22类新型材料，涵盖金属、非金属等多个领域，为航空航天、能源、电子和生物等领域的技术升级提供了有力支撑。
在环境净化材料领域，中航工业研制出一系列石墨烯基复合材料，如石墨烯海绵、石墨烯气凝胶和石墨烯纤维多孔材料等。这些材料具有超轻、强吸附、高过滤的特性，每1克可吸附超过100毫克有毒有害气体，或吸附超过20克有机污染物，展现出广阔的应用前景。
在电池材料领域，中航工业通过石墨烯纳米片、碳纳米管和导电炭黑三元复合技术，开发出具有超大比表面积、超高导电性能的复合导电浆料。这种浆料有效解决了锂离子电池正极材料导电性差、低温性能下降等问题，显著提高了电池循环性能。
在导电材料领域，中航工业通过将石墨烯纳米片添加到铝合金、铜合金、钛合金和高温合金等材料中，成功制备出兼具高强度和高导电性的新型合金。其中，石墨烯铝导线同时具备铝合金导线的强度和纯铝的电导率，石墨烯铜触头和石墨烯复合铜导线则有望大幅降低高压导线铜材用量。
石墨烯航空电池的创新应用
航材院在石墨烯航空电池领域取得的重大突破，为低空经济的发展提供了强大的技术支持。石墨烯航空电池具有能量密度高、快充性能好、低温适应性强等显著优势，相比传统电池能量密度提升50%以上。
航材院石墨烯新能源材料中心主任燕绍九表示，石墨烯航空电池的能量密度可达400Wh/kg，相当于常规新能源汽车电池的2倍动力，足以支持小型通用飞机的飞行。这一突破性进展，有望打破当前制约无人机发展的电池续航瓶颈。
在低空经济领域，石墨烯航空电池展现出巨大的应用潜力。例如，小鹏汇天的分体式飞行汽车“陆地航母”已成功将电池能量密度提升至300Wh/kg，实现了垂直起降与短途飞行，并可满足6C快充场景。这标志着我国在航空动力电池领域已达到国际先进水平。
推动低空经济发展的新动力
低空经济作为新质生产力的代表，已成为培育发展新动能的重要方向。2024年，多地推出低空经济具体支持政策和行动方案，其中不少方案都提到了研发应用高性能动力电池。
同新能源汽车一样，未来低空经济主力场景——电动垂直起降航空器（eVTOL）与无人机等的规模化推广应用，离不开高性能动力电池。动力电池的成本约占新能源车总成本30%—40%，据此测算，我国航空动力电池市场前景广阔。当前，宁德时代、亿纬锂能等具备技术优势的动力电池企业已纷纷入局打造低空经济“动力源”。
值得注意的是，目前市场上航空电池的能量密度距400—500Wh/kg的门槛还有一定差距。“400Wh/kg是个分水岭，大概相当于常规新能源汽车电池的2倍动力，能支持小型通用飞机的飞行。”燕绍九介绍。
持续创新，引领未来
航材院石墨烯新能源材料研究中心目前拥有电池关键材料实验室、锂离子电池研发线和中试生产线各1条，生产及检测设备400余台，实验室和厂房面积共1万平方米，装备有大电流充放电测试设备。燕绍九表示，下一步，研究中心将持续推动石墨烯锂电池材料的开发和工程化应用，为低空经济蓬勃发展贡献力量。
中航工业在石墨烯膜技术领域的突破，不仅为我国航空航天事业的发展注入了新的动力，更为全球航空航天材料科学的进步作出了重要贡献。随着相关技术的不断成熟和应用领域的持续拓展，石墨烯膜技术必将在更多领域展现出其独特价值，为人类社会带来更加美好的未来。