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助力鋰電池“秒充” 石墨烯前景與產(chǎn)業(yè)化難度分析

2016-06-27

近日,,韓國研究團隊研發(fā)出能快速充放電且運用1萬次以上也不會出現(xiàn)容量損失的鋰離子電池陰極材料。據(jù)介紹,石墨烯作為上述材料的重要“成員”,,能助力電池快速充電,。比如一塊采用了上述材料的鋰電池,,充電20秒,,即可達到智能手機的電池容量,效率可謂驚人,。

  這是神奇材料石墨烯取代原有材料發(fā)揮高效性能的典型案例,。基于石墨烯的超強替代性能,,各國都在不遺余力推動石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,,我國也不例外。同時,,受多種因素干擾,,石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景值得期待,但其產(chǎn)業(yè)化難度極高,,亟待改善,。

  政策利好 國內(nèi)石墨烯發(fā)展初見規(guī)模

  近年,我國政策頻繁利好石墨烯領域,。

  2012年工信部發(fā)布《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,,首次明確提出支持石墨烯新材料發(fā)展;

  2014 年11月,我國發(fā)布的《關鍵材料升級換代工程》提出到2016 年實現(xiàn)石墨烯的批量穩(wěn)定生產(chǎn)和規(guī)?;瘧?

  2015年,,《關于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》,、《《中國制造2025》重點領域技術(shù)路線圖》等發(fā)布,對石墨烯產(chǎn)業(yè)化提出了發(fā)展目標與具體要求;

  2016年恰逢“十三五”開局之年,,業(yè)界預測石墨烯進入《新材料產(chǎn)業(yè)“十三五”重點產(chǎn)品目錄》應無懸念,。

  受益于政策紅包,我國石墨烯發(fā)展初見成效,,主要體現(xiàn)在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模上,。

  技術(shù)研究方面,2011年,,國內(nèi)與石墨烯有關的論文為278篇,2012年為494篇,,2013年為718篇,,2014年上升至914篇,2015年為1239篇;技術(shù)專利上,。目前我國在國際上已經(jīng)申請2200多項石墨烯專利技術(shù),,約為全球石墨烯專利技術(shù)的三分之一。

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   產(chǎn)業(yè)規(guī)模上,,我國形成了以江蘇?。ǔV荨o錫,、南京等地)為中心,,寧波、青島,、重慶,、德陽、河北,、北京等地活躍分散發(fā)展的格局,。產(chǎn)業(yè)鏈中,下游公司居 多,。目前,,我國石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有超過50 家的制備及相關應用開發(fā)企業(yè),目前市場競爭也主要集中在石墨烯規(guī)?;苽浼夹g(shù)以及與下游商業(yè)化應用對接兩方面,。

       產(chǎn)業(yè)化困境:工藝水平與利潤作祟

  目前,全球范圍內(nèi)還沒有一家企業(yè)實現(xiàn)真正石墨烯及其衍生品的產(chǎn)業(yè)化,,國內(nèi)企業(yè)中除了兩家企業(yè)實現(xiàn)了應用于LED行業(yè)的石墨烯產(chǎn)品的小規(guī)模生產(chǎn)外,,其余研究機構(gòu)及企業(yè)均只能小批量生產(chǎn),產(chǎn)品也主要用于研究機構(gòu)的研究,。

  國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)處于初級發(fā)展階段,,工藝水平不高,、企業(yè)難以獲利是阻礙石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的兩大因素。

  工藝上來看,,如何批量化地制備大面積,、穩(wěn)定性好、高質(zhì)量的石墨烯是難點之一,,目前整個行業(yè)仍處于產(chǎn)品研發(fā)階段,,只有少數(shù)企業(yè)能夠大規(guī)模制備高質(zhì)量石墨烯,行業(yè)層面的不良率影響了下游的應用推廣,。

  利潤方面,,石墨烯獲取成本仍舊高企,而應用市場尚未完全打開,,這使得石墨烯公司難以穩(wěn)定獲取利潤,,自然規(guī)模不顯(見下圖)。未來這些企業(yè)需要整合好上下游產(chǎn)業(yè)鏈,,降低成本并提高銷售,。

  國內(nèi)石墨烯相關企業(yè)獲利困難(單位:百萬)

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  三招發(fā)力 石墨烯產(chǎn)業(yè)千億元規(guī)模可期

  根據(jù)《《中國制造2025》重點領域技術(shù)路線圖》的要求,,2020年石墨烯需要形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模,,2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億,為實現(xiàn)這一發(fā)展目標,,我國石墨烯產(chǎn)業(yè)應該在以下方面取得突破:

  其一,,提高技術(shù),讓石墨烯材料能夠應用在更多的下游產(chǎn)品和領域中,。未來,,石墨烯器件有望替代互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件,在納米電子器件,,光電化學電池,、超輕型飛機材料等研究領域得到應用。

  其二,,主攻消費類電子產(chǎn)品,。石墨烯制備水平和應用技術(shù)水平的發(fā)展是相輔相成的,以目前的發(fā)展水平看,,電子元件領域的應用對石墨烯的質(zhì)量和技術(shù)要求最高,,也最難以實現(xiàn),我們預計其應用在10年左右;石墨烯在消費電子類的應用主要需克服制備技術(shù)的難關,,這也是目前石墨烯研究中最熱點的方向,。

  其三,積極與國外機構(gòu)合作,,或并購海外優(yōu)秀的石墨烯公司,,這將是我國石墨烯產(chǎn)業(yè)提高技術(shù),,擴大規(guī)模的“捷徑”。


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