2016年中國(guó)石墨烯行業(yè)發(fā)展報(bào)告
2016年08月19日 8:21 4513次瀏覽 來(lái)源: 中商情報(bào)網(wǎng) 分類: 其他稀有金屬
2016年以來(lái),石墨烯概念股如東旭光電、華麗家族、方大炭素、中泰化學(xué)等備受資本追捧。國(guó)內(nèi)外各大鋰電企業(yè)有關(guān)石墨烯項(xiàng)目布局,有的選擇石墨烯導(dǎo)電劑技術(shù)研發(fā),有的走向石墨烯復(fù)合正負(fù)極材料之路。這其中,不乏號(hào)稱已經(jīng)生產(chǎn)出“石墨烯電池”的鋰電企業(yè)。石墨烯火熱的背后,具體應(yīng)用領(lǐng)域潛力如何?都有哪些助推的洪荒之力?
一、國(guó)家政策鼓勵(lì)支持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展 近年來(lái),國(guó)家出臺(tái)多項(xiàng)政策,鼓勵(lì)支持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國(guó)家各部委不斷出臺(tái)指導(dǎo)意見和規(guī)劃文件,明確了對(duì)石墨烯材料的支持與發(fā)展要求。
二、石墨烯的技術(shù)研究進(jìn)入快速發(fā)展軌道 從石墨烯相關(guān)專利申請(qǐng)趨勢(shì)看,其相關(guān)專利的申請(qǐng)?jiān)谏蟼€(gè)世紀(jì)末就已出現(xiàn),但隨后發(fā)展較為緩慢。直到2008年后,專利申請(qǐng)數(shù)量才開始出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的大幅增長(zhǎng)。特別是在安德烈·K·海姆教授和科斯佳·諾沃謝洛夫研究員因?qū)κ┑难芯抗餐@得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)以后,全球石墨烯專利申請(qǐng)數(shù)量開始急劇增長(zhǎng),其中,2014年全球石墨烯相關(guān)專利的申請(qǐng)數(shù)量就高達(dá)5047件,表明石墨烯的相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)入快速發(fā)展軌道。
根據(jù)石墨烯相關(guān)專利歷年的申請(qǐng)情況,結(jié)合每年專利發(fā)明人數(shù)量,2008年以前為石墨烯研發(fā)技術(shù)的萌芽階段,2008年至2015年為技術(shù)的成長(zhǎng)階段,而2015年之后石墨烯研發(fā)生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)開始趨向于成熟,即成熟階段初期,這個(gè)階段石墨烯開始逐步小規(guī)模生產(chǎn),但是,其生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)仍有待于進(jìn)一步突破。
三、石墨烯應(yīng)用需求多樣化,引領(lǐng)多領(lǐng)域劃時(shí)代的變革 石墨烯是由碳原子組成的六角型呈蜂巢晶格材料,單層石墨烯薄膜只有一個(gè)碳原子厚度,是目前已知的最薄的一種新材料,具有極高的比表面積、超強(qiáng)的導(dǎo)電性和強(qiáng)度以及透明度等優(yōu)點(diǎn)。石墨烯同時(shí)具備透光性好、導(dǎo)熱系數(shù)高、電子遷移率高、電阻率低、機(jī)械強(qiáng)度高等眾多普通材料所不具備的性能,未來(lái)有望在電子、儲(chǔ)能、催化劑、傳感器、光電透明薄膜、超強(qiáng)復(fù)合材料以及生物醫(yī)療等眾多領(lǐng)域應(yīng)用,可以說(shuō)是未來(lái)最有前景的先進(jìn)材料之一,引領(lǐng)多領(lǐng)域劃時(shí)代的變革。
《中國(guó)制造2025》提出:明確要求高度關(guān)注顛覆性新材料對(duì)傳統(tǒng)材料的影響,做好超導(dǎo)材料、納米材料、石墨烯、生物基材料等戰(zhàn)略前沿材料提前布局和研制,加快基礎(chǔ)材料升級(jí)換代?!?lt;中國(guó)制造2025>重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖(2015年版)》中稱,石墨烯產(chǎn)業(yè)“2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模,2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億”的發(fā)展目標(biāo)。
1、導(dǎo)電油墨:石墨烯導(dǎo)電油墨具備成本優(yōu)勢(shì) 導(dǎo)電油墨是用導(dǎo)電材料制成的油墨,具有一定程度導(dǎo)電質(zhì),可作為印刷導(dǎo)電點(diǎn)或?qū)щ娋€路之用。將近年來(lái)在手機(jī)、玩具、薄膜開關(guān)、太陽(yáng)能電池、遠(yuǎn)紅外發(fā)熱膜以及射頻識(shí)別技術(shù)等行業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。過(guò)去數(shù)十年來(lái),導(dǎo)電油墨最大的下游是太陽(yáng)能電池以及顯示器件。未來(lái)包括觸摸傳感器及其電極、RFID以及電子紙張的應(yīng)用也將同時(shí)保持增長(zhǎng)。 石墨烯導(dǎo)電油墨強(qiáng)大優(yōu)勢(shì),發(fā)展前景看好。導(dǎo)電油墨屬于填充型復(fù)合材料,是印刷與燒結(jié)處理后具有導(dǎo)電性能的油墨。石墨烯應(yīng)用在油墨的優(yōu)勢(shì)主要有兩點(diǎn):一是兼容性強(qiáng),石墨烯油墨可在塑料薄膜、紙張及金屬箔片等多種基材上實(shí)現(xiàn)印刷;二是性價(jià)比高,與現(xiàn)有的納米金屬導(dǎo)電油墨相比,石墨烯油墨具有較大的成本優(yōu)勢(shì)。 由于石墨烯的良好性能,其制成的油墨具有電阻小、導(dǎo)電性強(qiáng)以及光學(xué)透明性高等特點(diǎn),在各類導(dǎo)電線路以及傳感器、無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)、智能包裝、醫(yī)學(xué)監(jiān)視器等電子產(chǎn)品中有廣泛應(yīng)用。中商產(chǎn)業(yè)研究院最新發(fā)布的《2016-2021年中國(guó)石墨烯行業(yè)調(diào)研分析及市場(chǎng)預(yù)測(cè)報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示:2015年導(dǎo)電油墨的產(chǎn)量也已達(dá)到80萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)到2015年導(dǎo)電油墨產(chǎn)量將達(dá)到130萬(wàn)噸,隨著石墨烯的生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本降低,石墨烯導(dǎo)電油墨將逐漸占據(jù)市場(chǎng)份額。預(yù)計(jì)到2020年導(dǎo)電油墨領(lǐng)域石墨烯應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到2億元。
2、防腐涂料:石墨烯防腐涂料技術(shù)日趨成熟 目前國(guó)內(nèi)重防腐涂料消費(fèi)量近180萬(wàn)噸,占世界重防腐涂料總消費(fèi)量的40%以上。我國(guó)重防腐涂料需求主要集中在船舶、石油化工、橋梁、集裝箱等領(lǐng)域。涂料中添加石墨烯后,石墨烯能夠形成穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)格,有效提高鋅粉的利用率,從實(shí)際效果來(lái)看,添加約5%的石墨烯粉,可減少50%鋅粉的使用量。同時(shí),石墨烯涂層能在金屬表而與活性介質(zhì)之間形成物理阻隔層,對(duì)基底材料起到良好的防護(hù)作用。 近年石油化工、鐵路交通、新能源、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等更是蓬勃發(fā)展,為重防腐涂料提供了廣闊的市場(chǎng)空間。我國(guó)石墨烯新型防腐涂料,已于2015年3月20日在江蘇道森新材料有限公司成功研發(fā),并已應(yīng)用于海上風(fēng)電塔筒的防腐,近來(lái)已有很多企業(yè)均開發(fā)出相關(guān)產(chǎn)品并在各類防腐領(lǐng)域應(yīng)用。未來(lái)石油化工、鐵路交通、新能源、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等更是蓬勃發(fā)展,為重防腐涂料提供了廣闊的市場(chǎng)空間。中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計(jì)到2020年防腐涂料領(lǐng)域石墨烯應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到5-8億元。
3、散熱材料:石墨烯散熱材料在消費(fèi)電子領(lǐng)域快速發(fā)展 電子和光子器件的散熱是影響電子技術(shù)發(fā)展的主要問(wèn)題,手機(jī)、電腦、微型電路等設(shè)備的散熱主要通過(guò)各類散熱片來(lái)解決。目前,市場(chǎng)中的電子產(chǎn)品的散熱片主要是石墨散熱片。但是,石墨烯導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱快、可折疊等性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于石墨片,極佳的散熱材料如熱導(dǎo)纖維、熱導(dǎo)塑料等,并且技術(shù)難度小、工藝相對(duì)成熟,存在快速進(jìn)入市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。尤其在智能手機(jī)領(lǐng)域,手機(jī)要求輕薄、便攜,未來(lái)要求可折疊,因此石墨烯導(dǎo)熱膜具有極大優(yōu)勢(shì)。預(yù)估未來(lái)采用石墨烯散熱膜進(jìn)行散熱的散熱組件占總電子產(chǎn)品及LED產(chǎn)品市場(chǎng)的10%,即可為石墨烯散熱膜帶來(lái)15-20億左右的市場(chǎng)空間。
4、鋰電池:石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用多元化 石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用比較多元化,目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的是用在正極材料中作為導(dǎo)電添加劑,來(lái)改善電極材料的導(dǎo)電性能,提高倍率性能和循環(huán)壽命。目前比較成熟的應(yīng)用是將石墨烯制成導(dǎo)電漿料用于包覆磷酸鐵鏗等正級(jí)材料。正極用包覆漿料目前主要包括石墨漿料、碳納米管漿料等,隨著石墨烯粉體、石墨烯微片粉體量產(chǎn)、成本持續(xù)降低的情況下,石墨烯漿料將呈現(xiàn)更好的包覆性能。石墨烯漿料將隨鋰電池增長(zhǎng)而穩(wěn)步上升。鋰離子電池主要應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、攝像機(jī)等便攜式電子器件等方面,并積極地向電動(dòng)力汽車等新能源汽車領(lǐng)域擴(kuò)展,具有長(zhǎng)期發(fā)展前景。 由于石墨烯對(duì)于電池性能有諸多提升作用,對(duì)動(dòng)力電池性能要求的不斷提升必將拉動(dòng)石墨烯在電池領(lǐng)域的發(fā)展。同時(shí)石墨烯電池行業(yè)規(guī)模有望充分受益于動(dòng)力電池的放量,分享新能源汽車行業(yè)的增長(zhǎng)。
5、超級(jí)電容:石墨烯超級(jí)電容器領(lǐng)域大展身手 石墨烯的電導(dǎo)率高、比表而積大、且化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,表而更有效的釋放,有利于電子的滲透和運(yùn)輸,更加適合作為超級(jí)電容器電極材料。目前,我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)石墨烯超級(jí)電容器的投產(chǎn),技術(shù)上已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)石墨烯超級(jí)電容器的生產(chǎn)。 根據(jù)美國(guó)IDTechEx公司報(bào)告,全球超級(jí)電容器市場(chǎng)將從2013年的8億美元增長(zhǎng)到2018年的31.3億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到30.2%。而石墨烯基超級(jí)電容器的產(chǎn)業(yè)化也在不斷推進(jìn):在國(guó)內(nèi),中國(guó)中車研發(fā)的3伏/12000法拉石墨烯/活性炭復(fù)合電極超級(jí)電容和2.8伏/30000法拉石墨烯納米混合型超級(jí)電容已經(jīng)獲得中國(guó)工程院鑒定,整體技術(shù)達(dá)到目前世界超級(jí)電容單體的最高水平。根據(jù)測(cè)算,2016年中國(guó)超級(jí)電容器市場(chǎng)規(guī)模將突破30億元,預(yù)計(jì)2020年中國(guó)超級(jí)電容器市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)60億元。石墨烯在超級(jí)電容市場(chǎng)潛在應(yīng)用規(guī)模達(dá)到3-5億元。
四、中國(guó)石墨烯企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力分析 我國(guó)石墨烯企業(yè)已超過(guò)百家,并在常州、無(wú)錫、青島、深圳等地形成產(chǎn)業(yè)集群,從產(chǎn)品上來(lái)看,其生產(chǎn)產(chǎn)品大多數(shù)作為石墨烯電池的導(dǎo)電劑、涂料、導(dǎo)熱膜使用在這些企業(yè)中,中小型、初創(chuàng)型企業(yè)占比較大,中型、大型企業(yè)相對(duì)較少。中端單層高純度小尺寸石墨烯逐漸實(shí)現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn),單層高純度大尺寸石墨烯還處于研發(fā)初期階段,這些高端石墨烯應(yīng)用于更先進(jìn)的電池生產(chǎn),可以解決電池使用壽命短、容量低、成本高等技術(shù)障礙。 目前國(guó)內(nèi)從事石墨烯電池的粉體材料研發(fā)、生產(chǎn)的公司主要有寧波墨西、常州第六元素、常州二維碳素、廈門凱納、鴻納新材料、德陽(yáng)烯碳等。石墨烯薄膜國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)有常州二維碳素、無(wú)錫格菲、重慶墨希(華麗家族)等。單層或多層小規(guī)格石墨烯小規(guī)模生產(chǎn)的有東旭光電旗下的碳源匯谷等。
責(zé)任編輯:李峒峒
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