近日,工信部、發改委、科技部、財政部聯合印發了《新材料產業發展指南》,明確提出在“十三五”期間,要突破石墨烯材料規模化制備和微納結構測量表征等共性關鍵技術,開發大型石墨烯薄膜制備設備及石墨烯材料專用計量、檢測儀器,實現對石墨烯層數、尺寸等關鍵參數的有效控制。石墨烯其實已經要求走出實驗室階段,逐步解決實現產業化所要面臨的技術難題。石墨烯概念股再次獲得資本市場的關注。
石墨烯相關產業政策
2013年,我國國家自然科學基金就投入 2.1億元推動石墨烯項目的產業化,由此也可見國家對石墨烯這種新型材料發展的重視。
2015年,國家將石墨烯納入《中國制造2025》重點技術工程,明確了未來十年,我國石墨烯產業的發展路徑,也提出了石墨烯十年的產值目標,即2020年形成百億產業規模,2025年整體產業規模突破千億。
隨后工信部、發改委、科技部等部門發布了石墨烯產業化實施具體細則,尤其是近期印發的《新材料產業發展指南》,對石墨烯產業的發展具有十分重要的指導意義。
石墨烯產業簡單介紹
石墨烯之所以能夠吸引國內外產學研界和資本的瘋狂追逐,主要在于石墨烯超強特性注定其蘊藏巨大的商業價值和廣泛的應用前景。
石墨烯產業鏈主要可以分為上、中、下三大部分,其中上游部分主要是石墨烯研發、石墨烯設備、石墨烯原料;中游主要是石墨烯制備,包括氧化石墨烯以及石墨烯薄膜;下游主要是石墨烯用途,包括能源、電子、復材、環保等領域。
石墨烯研發主要來源于高校、研究所以及公司研發部門,石墨烯設備主要包括氧化設備、CVD 氣相沉積系統、石墨烯清洗線以及周邊設備,石墨烯原料為石墨、濃硫酸和高錳酸鉀(氧化石墨烯)以及甲烷(薄膜石墨烯)。
石墨烯制備主要產品為石墨烯粉體和石墨烯薄膜,石墨烯制備產品的面積以及質量在一定程度上決定了下游石墨烯的用途。
而在下游應用方面,根據BCC Research的預測數據,未來石墨烯的應用領域最主要是電池電容、新材料和電子顯示三大領域,其他下游應用占比相對較少。數據顯示,到2023年,大概會有32%使用在超級電容上,24%使用在電子顯示屏上,還有大概20%應用在新材料領域。
石墨烯產業研發進展情況
盡管石墨烯產業的前途是一片光明,但目前要實現石墨烯產業商業化所需要面臨的技術難題也不容忽視。
據中國碳谷科技集團首席專家戴加龍介紹,現在業界對石墨烯的概念大多停留在理論上,實際上在現實應用中石墨烯應該理解為:納米+二維材料+石墨自身的性能。
石墨烯很多企業都說能做,但大多屬于二維材料,結構“零缺陷”的高品質石墨烯,能做的卻是少之又少。這也是制約石墨烯制備產品進入下游市場的主要原因。
雖然目前石墨烯制備還存在各種缺陷,但不可否認的是,已經有企業讓石墨烯產品走出了實驗室階段,正在逐步實現規模化生產。
值得注意的是,東旭光電在2016年收購上海碳源匯谷50.5%的股權后,成功研發出了在滿足5C條件下,可實現15分鐘內快速充放電,循環壽命高達3500次,而且能在零下30℃的低溫到80℃的高溫環境下工作的石墨烯/磷酸鐵鋰電池——“烯王”。
而在此后,為推進“烯王”產品的產業化,將產品走出實驗室階段,公司于去年7月初與泰州市簽訂了5億的產業投資項目計劃,其中一期建設年產 3 噸低成本高品質單層石墨烯生產線一條,年產 300 噸鋰電池正/負極材料生產線各一條;二期建設年產 1.5 億 Wh 的動力電池電芯及pack 生產廠。
隨后,公司基于石墨烯基鋰離子電池項目推進過程中市場的良好反應,就上海碳源匯谷泰州石墨烯基鋰離子電池項目擴大投資規模等事宜達成一致意見,將7月初公告的投資項目總額增加至16.5億元。
對此,北京理工大學教授曲良體認為,“烯王”的出現,是石墨烯在新電池應用領域的重大突破,它解決了人們長期渴望的電池快速充電問題,代表著高端電池的發展方向,預期“烯王”將在未來的新能源領域發揮重要作用。
而在同一時間點,華為中央研究院瓦特實驗室也宣布,他們在鋰離子電池領域實現重大研究突破,推出業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池,而這個新型耐高溫技術可以將鋰離子電池上限使用溫度提高10℃,使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。
正如華為創始人任正非所言,目前材料行業正在進行一場顛覆性的技術革命,石墨烯時代將逐步取代硅時代。據預測,全球石墨烯大概將在2018年開始實現大規模的生產應用,到2023年全球石墨烯總體規模將達到13億美元,2018年至2023年石墨烯產業將以47%的復合增長率增長。