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政策利好 国内石墨烯发展初见规模

近日,韩国研究团队研发出能快速充放电且运用1万次以上也不会出现容量损失的锂离子电池阴极材料。据介绍,石墨烯作为上述材料的重要“成员”,能助力电池快速充电。比如一块采用了上述材料的锂电池,充电20秒,即可达到智能手机的电池容量,效率可谓惊人。

这是神奇材料石墨烯取代原有材料发挥高效性能的典型案例。基于石墨烯的超强替代性能,各国都在不遗余力推动石墨烯产业化发展,我国也不例外。同时,受多种因素干扰,石墨烯产业发展前景值得期待,但其产业化难度极高,亟待改善。

近年,我国政策频繁利好石墨烯领域。

2012年工信部发布《新材料产业“十二五”发展规划》,首次明确提出支持石墨烯新材料发展;

2014年11月,我国发布的《关键材料升级换代工程》提出到2016年实现石墨烯的批量稳定生产和规模化应用;

2015年,《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》、《《中国制造2025》重点领域技术路线图》等发布,对石墨烯产业化提出了发展目标与具体要求;

2016年恰逢“十三五”开局之年,业界预测石墨烯进入《新材料产业“十三五”重点产品目录》应无悬念。

受益于政策红包,我国石墨烯发展初见成效,主要体现在技术和产业规模上。

技术研究方面,2011年,国内与石墨烯有关的论文为278篇,2012年为494篇,2013年为718篇,2014年上升至914篇,2015年为1239篇;技术专利上。目前我国在国际上已经申请2200多项石墨烯专利技术,约为全球石墨烯专利技术的三分之一。

产业规模上,我国形成了以江苏省(常州、无锡、南京等地)为中心,宁波、青岛、重庆、德阳、河北、北京等地活跃分散发展的格局。产业链中,下游公司居多。目前,我国石墨烯产业已经有超过50家的制备及相关应用开发企业,目前市场竞争也主要集中在石墨烯规模化制备技术以及与下游商业化应用对接两方面。

产业化困境:工艺水平与利润作祟

目前,全球范围内还没有一家企业实现真正石墨烯及其衍生品的产业化,国内企业中除了两家企业实现了应用于LED行业的石墨烯产品的小规模生产外,其余研究机构及企业均只能小批量生产,产品也主要用于研究机构的研究。

国内石墨烯产业处于初级发展阶段,工艺水平不高、企业难以获利是阻碍石墨烯产业化发展的两大因素。

工艺上来看,如何批量化地制备大面积、稳定性好、高质量的石墨烯是难点之一,目前整个行业仍处于产品研发阶段,只有少数企业能够大规模制备高质量石墨烯,行业层面的不良率影响了下游的应用推广。

利润方面,石墨烯获取成本仍旧高企,而应用市场尚未完全打开,这使得石墨烯公司难以稳定获取利润,自然规模不显(见下图)。未来这些企业需要整合好上下游产业链,降低成本并提高销售。

三招发力石墨烯产业千亿元规模可期

根据《《中国制造2025》重点领域技术路线图》的要求,2020年石墨烯需要形成百亿产业规模,2025年整体产业规模突破千亿,为实现这一发展目标,我国石墨烯产业应该在以下方面取得突破:

其一,提高技术,让石墨烯材料能够应用在更多的下游产品和领域中。未来,石墨烯器件有望替代互补金属氧化物半导体(CMOS)器件,在纳米电子器件,光电化学电池、超轻型飞机材料等研究领域得到应用。

其二,主攻消费类电子产品。石墨烯制备水平和应用技术水平的发展是相辅相成的,以目前的发展水平看,电子元件领域的应用对石墨烯的质量和技术要求最高,也最难以实现,我们预计其应用在10年左右;石墨烯在消费电子类的应用主要需克服制备技术的难关,这也是目前石墨烯研究中最热点的方向。

其三,积极与国外机构合作,或并购海外优秀的石墨烯公司,这将是我国石墨烯产业提高技术,扩大规模的“捷径”。


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