中国石墨烯应用及未来趋势展望-北极星储能网

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全球石墨烯产业仍处于中游专利布局阶段，下游产业链尚未形成，石墨烯需求以初级低端应用和概念炒作为主。这两点共同导致目前石墨烯在全球石墨矿产资源应用中仍属于非主流应用。石墨烯作为“替代材料”还有很长的道路要走。

01石墨烯为何成为如今的新材料热点

石墨烯在光学、力学、电学方面均具有比其他材料更优异的性能，在各个领域都有非常好的前景且应用领域广泛，因此石墨烯在近两年成为新材料和新能源等高新领域关注的热点。

在政策方面，2016年国家公布的“十三五”规划第二十三章中，国家明确了石墨烯在战略新兴产业中重要性，石墨烯作为高端材料进入到“十三五”产品目录。另外，在工信部颁布《中国制造2025》中，国家确定了石墨烯材料技术发展路线规划。

近两年在国内先后建立了4个石墨烯产业创新基地，国家领导人也多次实地考察石墨烯产业化情况。这都说明了国家在石墨烯产业扶持上是不惜余力的。

政策引导和产业升级的双重驱使下，我国石墨烯已实现初级阶段的应用，石墨烯作为导电浆料和防腐涂料的下游应用已经初步形成规模化，而且具备一定的市场发展空间。经过对石墨烯相关企业调研后，我们发现石墨烯制备成本和石墨烯下游应用技术不足，制约了目前石墨烯向更深的阶段发展。

◆石墨烯为何是所谓的“新材料之王”

石墨烯主要是从鳞片状石墨中剥离出的具有单层碳原子结构的平面晶体材料，与其他石墨材料不同的是其碳原子是按照二维周期蜂窝状点阵排列。

按照碳原子层数分类可分为：单层石墨烯（单个碳原子层）、多层石墨烯（2-10个碳原子层）及石墨烯微片（10＜碳原子层＜100um）。

单层石墨烯是目前世界上已知最薄却最坚硬的纳米材料。石墨烯在光学、力学、电学方面均有比其他材料更优异的性能。

在力学方面，石墨烯是人类已知最强最高的物质，强度约为180GPa，是普通钢材的100倍。此外，石墨烯还具有良好的韧性，单位面积石墨烯片可承受4kg重量，可见其韧性相当于碳纤维的20倍；

在热学方面，石墨烯自身的导热系数达到5300W/m˙K，是室温下最好的导热材料，导热性能是碳纳米管的1.51倍，是铜的13倍；

在电学方面，石墨烯是室温下最好的导电材料，由于其特殊的能带结构使常温下电子运动干扰小，传输质量大幅提高。

石墨烯的电学性能突出表现在高载流子迁移率及高电流密度，其载流子迁移率达15000c㎡/V˙s，相当于商用硅片的10倍。电流密度耐性为2亿A/c㎡，相当于铜的100倍。

综合分析石墨烯的各类性能及特性，石墨烯作为替代材料在高新技术领域的应用具有一定优势，也是石墨烯被称为“新材料之王”的原因。

02石墨烯的应用现状及未来展望

1石墨烯应用领域

石墨烯的特性使得其应用领域十分广泛，石墨烯除具有上文阐述的热学、力学及电学性能外，还具有几类特殊功能如低温吸氢、常温无散射、应变传感等，这使得石墨烯能用于制作吸氢材料、无散射传输器件、应变传感器、双极半导体和类催化剂等。

综合分析石墨烯的各类性能，将来运用的领域将会十分广阔，主要集中在电子行业及化工行业，尤其是在电子行业的锂电池电极、触摸屏、超级电容领域和化工行业的涂层、保险、吸附、淡化领域等。

2石墨烯目前应用领域潜在爆发点

2.2.1石墨烯动力电池行业

随着新能源交通工具逐步替代内燃机交通工具的进程加快，锂离子电池被认为是现代材料和新能源科学的经典能源。但是动力电池的充放电性能和储能性能一直是制约新能源行业发展的主要障碍。

石墨烯优异的电子迁移率性质和极低的电阻率使得其作为锂电池正负极材料或锂电池正负极导电剂，将有效改善锂电池电极循坏性能，提高充电速度和储能性能。

石墨烯作为电池电极材料生产的动力的电池仍处于试验阶段，但我国石墨烯的锂电池电极添加剂的研发技术已经较为成熟，通过石墨烯导电浆剂包裹磷酸铁锂等正极材料，从而增加电池充电速度替代其他碳材料导电剂，加入石墨烯导电剂的电极导电性能是添加碳纳米管导电剂的10倍，是添加导电炭黑导电剂的40倍。

目前中国电池企业已经尝试使用石墨烯浆料作为导电剂使用，具备一定的市场空间。例如，比亚迪目前每月约采购石墨烯浆料500吨。随着全球动力锂电池市场规模逐渐扩大，我国2017年预计动力锂电池扩增产能约为15.2Gwh，而15年国内动力锂电池总产能为18.97Gwh，产能扩张将近80%，正极包覆材料需求21万吨。

因此如果2017年石墨烯浆料作为动力电池正极包覆材料占总包覆材料中的3%，按每吨8万元计算，2017年石墨烯浆料市场规模将达到5亿元，随着动力锂电池产能的释放和石墨烯包覆材料渗透率的增加，预计未来三年市场规模将保持100%以上的增速，石墨烯浆料在动力锂电池电极包覆方面的应用市场规模将超过40亿元，如果在未来十年石墨烯浆料替代所有正极包覆材料的需求，石墨烯浆料的市场规模将超过200亿元。

小结，国内石墨烯导电浆料作为锂电池正负极包覆材料技术比较成熟，动力电池企业已经开始石墨烯浆料的使用，具备一定的市场空间。

但石墨烯材料作为电池电极的技术仍然不成熟，因此目前石墨烯结合动力锂电池的应用的潜在爆发点在于石墨烯导电剂应用。

原标题：中国石墨烯应用及未来趋势展望

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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