2016年年初,工信部、發改委和科技部等三部委發布了《關於加快石墨烯產業創新發展的若干意見》,欲在2020年形成完善的石墨烯產業體系,實現石墨烯材料標準化、系列化和低成本化,在多領域實現規模化應用。
企業的重金投入並沒有使石墨烯實現真正產業化,國內企業中除了兩家企業實現了應用於LED行業的石墨烯產品的小規模生產外,其餘研究機構及企業均只能小批量生產,產品也主要用於研究機構的研究。
國內石墨烯產業處於初級發展階段,工藝水平不高、企業難以獲利是阻礙石墨烯產業化發展的兩大因素。
工藝上來看,如何批量化地製備大面積、穩定性好、高質量的石墨烯是難點之一,目前整個行業仍處於產品研發階段,只有少數企業能夠大規模製備高質量石墨烯,行業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定獲取利潤,自然規模不顯。未來這些企業需要整合好上下游產業鏈,降低成本並提高銷售。
石墨烯是一種只有一個原子層厚度的准二維材料。很久之前有物理學家預言,准二維晶體本身熱力學性質不穩定,所以其不能單獨存在。直到2004年,英國曼徹斯特大學物理學家從石墨中分離出石墨烯,證實它可以單獨存在,兩人因此共獲2010年諾貝爾物理學獎。
「十三五」石墨烯行業深度分析及發展規劃指導報告表明,石墨烯號稱「新材料之王」,是一種二維蜂窩狀純碳材料,集眾多特性於一身。它是目前最薄、最輕的材料,同時也是最強、最堅硬的材料。雖然石墨很軟,但是單層的石墨烯材料甚至比金剛石還硬。我們所熟知的金剛石導熱性很好,熱導率在2000W/mK(導熱係數)左右,而石墨烯的熱導率達到5300W/mK。石墨烯還兼具柔性、透明等特性,而且只有質子能夠穿透。這些優良的特性賦予了石墨烯材料極為廣闊的應用前景,也是吸引全世界眼球的根本原因。
儘管石墨烯在新聞端不斷「刷屏」,真正能夠發揮其特性的商業產品卻遲遲不見蹤影。
華為宣布的「石墨烯助力的高溫鋰離子電池」,根據華為瓦特實驗室首席科學家李陽興的解釋,高溫電池中,石墨烯起到的作用是高效散熱,而非電池的正極或負極材料。儘管這不是石墨烯電池,但據華為提供的信息,這款新電池的性能已可秒殺目前市面上的大部分鋰電池。
鼓譟了幾年後,石墨烯產業化應用終於迎來了曙光。中國石墨烯產業聯盟(以下簡稱「聯盟」)近日召開年會,向四家企業頒發了2016年度石墨烯產業傑出貢獻獎。這是聯盟首次頒發該獎項。聯盟秘書長李義春表示,石墨烯產業化正處於關鍵期,設立該獎項就是為了鼓勵行業企業在應用領域勇於探索、率先突破。
據了解,該獎項評選條件之一是率先開發出新的應用產品,並且已經產生累計2000萬元以上的銷售額。
這四家獲得石墨烯產業傑出貢獻獎的企業分別是:常州第六元素新材料股份有限公司(下稱「第六元素」)、鴻納東莞新材料科技有限公司(下稱「鴻納新材」)、濟南聖泉科技股份有限公司(下稱「聖泉科技」)和深圳烯旺新材料科技股份有限公司(下稱「烯旺新材」)。
鴻納新材率先推出的石墨烯導電添加劑,主要應用於鋰電池正極材料。該材料雖然對提高鋰電池的容量密度、充放電費率沒有帶來革命性變化,但是對產品成本下降、性價比提升作用比較明顯。正因為這樣,新產品推出後,逐漸被比亞迪、天津力神和國軒高科等鋰電池行業龍頭企業接受並大批量採購。這也意味著石墨烯應用於鋰電正式進入商業化時代。據介紹,鴻納新材年銷售收入達到上億元規模。
第六元素,打破國外壟斷,研發出了國內首款石墨烯重防腐塗料,並率先實現產業化應用。據悉,石墨烯塗料主要用在風電葉片上,起到防腐、延壽作用,經測壽命能提高10到20倍。該產品今年銷售額3000萬元,公司正在將產能從現在的千噸擴大到五萬噸。
聖泉科技和烯旺新材的產品主要應用於紡織服裝等領域,其中聖泉科技的石墨烯內衣年銷售額5000萬至6000萬元。烯旺新材生產石墨烯加熱片,並聯合下游十多家企業共同開發新品,2016年預計產業鏈企業聯合實現銷售額5億元。
這四家企業石墨烯應用突破後,迎來了眾多行業效仿者。據介紹,現在國內已經有十幾家生產石墨烯導電添加劑、塗料的企業。
據介紹,因為大批企業投身石墨烯產業化,2016年石墨烯產值預計將達到30億元,遠遠超過2015年的6億元。李義春透露,還有很多企業正在嘗試產業化,2017年估計有五六個新領域產業化應用會突破。到2018年,石墨烯產值預計可達到100億元,整個行業將迎來應用爆發年。
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