石墨烯工業(yè)化面臨的技術(shù)、市場和成本難題

石墨烯工業(yè)化面臨的技術(shù)、市場和成本難題

近日，工信部賽迪研究所原材料產(chǎn)業(yè)研究所所長宋松表示，他建議在十三五規(guī)劃中設(shè)立國家石墨烯研究開發(fā)所，設(shè)立若干國家新材料創(chuàng)新中心，撰寫《發(fā)展綱要》。將石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展納入十三五規(guī)劃，并為石墨烯發(fā)展設(shè)立專項規(guī)劃和資金。

肖金松介紹說，石墨烯產(chǎn)業(yè)處于概念引進(jìn)和產(chǎn)業(yè)化突破的早期階段，總體上仍處于研究性階段。產(chǎn)品大多處于實驗室階段，工業(yè)化進(jìn)程相對緩慢，根據(jù)硅材料工業(yè)20年的成熟周期，可以推斷石墨烯工業(yè)化至少需要5-10年才能成熟。

中國非金屬礦山協(xié)會石墨專業(yè)委員會副秘書長、碳石墨產(chǎn)業(yè)鏈電子商務(wù)平臺石墨債券創(chuàng)始人劉榮華表示，石墨烯已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化的曙光，研究開發(fā)發(fā)現(xiàn)，一些石墨烯企業(yè)已經(jīng)2015年突破了數(shù)千萬的收入，今年有望突破數(shù)億美元的收入。

劉榮華表示，在復(fù)合材料、鋰離子電池負(fù)極材料、電子觸摸屏等領(lǐng)域，率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化是最有希望的。

根據(jù)劉榮華對國內(nèi)石墨烯企業(yè)的調(diào)查和了解，石墨烯已廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料中，包括樹脂基復(fù)合材料、防腐涂料、汽車靜電底漆、石墨烯增強尼龍6塑料和石墨烯EPS。

其中，在樹脂基復(fù)合材料領(lǐng)域，根據(jù)市場預(yù)測，2015年國內(nèi)樹脂產(chǎn)量達(dá)到530萬噸，按添加石墨烯千分之一和100萬噸計算，年潛在市場規(guī)模53億元。

在防腐涂料領(lǐng)域，根據(jù)市場預(yù)測，2015年我國常規(guī)和重型防腐涂料產(chǎn)量將分別達(dá)到300萬噸和150萬噸，到2017年，防腐涂料總產(chǎn)量將達(dá)到450萬噸，即600萬噸，按消耗量計算。石墨烯的千分之一，按每噸100萬元計算，到2017年潛在市場規(guī)模將達(dá)到60億元。

在汽車靜電底漆領(lǐng)域，2013年我國需要汽車漆約87萬噸，汽車漆市場在300-500億元之間，按石墨烯消費量的1%和100萬元/噸計算，潛在的年市場規(guī)模為87億元。

在增強尼龍6塑料領(lǐng)域，隨著汽車行業(yè)對輕質(zhì)材料需求的不斷增加，汽車用PA6工程塑料用量也將增加，2013年全球?qū)A6的需求量約為460萬噸，按噸石墨烯消費量計算，潛在的年市場規(guī)模為46億元。每噸100萬元。

其次，石墨烯在鋰離子電池市場上有著十億的潛在容量，石墨烯廣泛應(yīng)用于鋰離子電池。目前，作為陰極材料中的導(dǎo)電劑，它已被商業(yè)化，以提高電極材料的導(dǎo)電性，提高比率和循環(huán)壽命。

劉榮華預(yù)測，隨著汽車生產(chǎn)的快速增長，市場對導(dǎo)電添加劑的需求也將迅速增長，預(yù)計到2018年，石墨烯導(dǎo)電劑的用量將達(dá)到500噸，在鋰電池導(dǎo)電材料中所占的比例將逐步增加，根據(jù)目前的GRA導(dǎo)電泥漿中苯含量約為5 wt%，2018年石墨烯導(dǎo)電泥漿的相應(yīng)需求量超過10000噸。

石墨烯也是理想的鋰離子陽極材料，劉榮華分析了硅作為鋰離子陽極材料的理論比容量高達(dá)4200 mAh/g，但在充放電過程中體積變化較大，導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性差，而石墨烯涂層硅材料可以緩沖其巨大的VO。流明有一定程度的變化。

據(jù)EVTANK稱，2015年全球陰極材料供應(yīng)量為22.3萬噸，負(fù)極材料供應(yīng)量為11.1萬噸，總量約33.4萬噸，按單位電池材料1%石墨烯和50萬元/噸的價格計算，石墨烯在鋰電池領(lǐng)域的潛在市場規(guī)模為16億元/年。

同時，石墨烯薄膜在柔性顯示器領(lǐng)域也開始發(fā)展起來，國內(nèi)許多企業(yè)已經(jīng)從柔性屏幕發(fā)展到多觸式柔性屏幕，采用石墨薄膜技術(shù)制成的柔性觸摸屏可以使不規(guī)則或弧形的移動設(shè)備實現(xiàn)先進(jìn)的多觸式功能。例如，三星和藍(lán)石宣布，他們已經(jīng)制造出石墨烯可折疊顯示器和常州二維碳，以實現(xiàn)石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的大規(guī)模生產(chǎn)線。

據(jù)市場研究機構(gòu)稱，2014年全球觸摸屏市場需求為4000萬平方米，2019年超過8000萬平方米，2024年超過1億平方米。樂觀估計表明，2015年石墨烯薄膜的潛在市場空間為21.6億。

盡管石墨烯仍處于工業(yè)化前夕，但資本市場對此反應(yīng)熱烈，上市公司如（，）、（，）、（，）、（，）、（，）、（，）和（，）通過收購和股權(quán)進(jìn)入石墨烯領(lǐng)域。

肖勁松認(rèn)為，目前資本市場以石墨烯為原料，國內(nèi)研究缺乏有價值和專業(yè)的研發(fā)成果。大多數(shù)上市公司都處于虧損狀態(tài)，石墨烯市場過熱，生子的態(tài)度是不見兔不散鷹。

據(jù)肖勁松介紹，自2011年以來，中國研究人員發(fā)表的論文和專利申請量居世界第一位，到目前為止，中國已在石墨烯領(lǐng)域申請了2200多項專利，據(jù)不完全統(tǒng)計，中國80多所頂尖大學(xué)和研究院所參與了石墨烯研究。H.

石墨烯工業(yè)現(xiàn)在的冷熱程度參差不齊。一是學(xué)術(shù)界、資本界、媒體界、產(chǎn)業(yè)界熱；二是政府投資熱，扶持政策冷；三是中國熱，發(fā)達(dá)國家長期冷。肖勁松說。

肖勁松的分析表明，石墨烯產(chǎn)業(yè)化存在三個主要問題：技術(shù)、市場和成本。例如，關(guān)鍵技術(shù)尚未取得實質(zhì)性突破，下游應(yīng)用領(lǐng)域研發(fā)落后，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用技術(shù)缺乏指導(dǎo)，前期研發(fā)投入大，周期長。

此外，肖勁松建議，在十三五期間，國家應(yīng)制定石墨烯發(fā)展專項規(guī)劃和資金，將石墨烯確定為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源；開辟申請環(huán)節(jié)，形成上下游一體化產(chǎn)業(yè)鏈；加快制定正確的技術(shù)方案。鎳路線、材料標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；擴大和加強礦業(yè)、選冶等高新技術(shù)龍頭企業(yè)集群；集團(tuán)化，建立石墨烯產(chǎn)業(yè)基地；鼓勵和引導(dǎo)社會資本進(jìn)入石墨烯產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

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