編者按：石墨烯是世界最薄、最硬的材料，是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，其潛在用途有保護(hù)涂層、透明可彎折電子元件、超大容量電容器，還可以用于動力電池，業(yè)內(nèi)認(rèn)為這正是電動汽車能否取得跨越式發(fā)展的關(guān)鍵。 近年來，國家出臺多項(xiàng)政策加速推動各類石墨烯產(chǎn)品的研發(fā)，其市場未來發(fā)展空間巨大。然而，目前石墨烯發(fā)展尚存在許多瓶頸，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化還需要各方繼續(xù)發(fā)力。
從目前已知技術(shù)進(jìn)展看，石墨烯有望提升超級電容器能量密度10倍以上，將大大改變目前超級電容器性能上的不足。因?yàn)榭吹搅耸┳鳛樾虏牧系膬?yōu)越性，世界各國都投入了大量的人力和財力推進(jìn)其研發(fā)和生產(chǎn)。美國作為科技強(qiáng)國，自然不會錯過這一難得的機(jī)遇，包括IBM、英特爾、波音等國際大公司等，開始投入大量的科研力量進(jìn)行石墨烯的研發(fā)。歐盟更是將石墨烯列為未來新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目之一，計劃十年內(nèi)提供10億歐元資助，將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度。在亞洲，石墨烯的發(fā)展也極其活躍，韓國預(yù)計2010年—2018年間，向石墨烯領(lǐng)域提供總額為2.5億美元資助，三星則在手機(jī)及芯片的石墨烯應(yīng)用上，投入巨大的研發(fā)力量。日本眾多企業(yè)，如日立、索尼、東芝等也投入了大量資金和人力，從事石墨烯的基礎(chǔ)研究以及應(yīng)用開發(fā)。
石墨烯超級電容器領(lǐng)域市場空間巨大
電極材料是制作超級電容器的關(guān)鍵技術(shù)，其制作難度較高。超級電容器可以分為電極、電解質(zhì)、集流體和隔離物4大部分，其中電極是超級電容的關(guān)鍵部件，電極成本占到整個電容器材料成本的40%-50%，是技術(shù)難度最高的環(huán)節(jié)，因此電極材料制造能力是超級電容的核心能力。
電極材料的性能要求，包括高比表面、高中孔率、高電導(dǎo)率、高堆積比重、高純度、高性價比6個方面。目前，雙電層型超級電容器的電極材料，主要包括活性碳電極材料、碳纖維電極材料、碳?xì)饽z電極材料、碳納米管電極材料，但是，由于成本優(yōu)勢，目前超高比表面活性炭占了電極材料的很大部分。
相對于活性炭，石墨烯材料具有多重優(yōu)勢，比如很高的比表面積和更加優(yōu)異的導(dǎo)電性，比容量也高于一般的活性炭和碳納米管。此外，其特殊的平面二維結(jié)構(gòu)使之具有更為豐富的微觀結(jié)構(gòu)，有利于電解液的滲透和電子的傳輸。因此，石墨烯化工行業(yè)非常適合作為超級電容器的電極材料。
目前，石墨烯電極材料較大的一個劣勢在于成本較高。未來，隨著石墨烯粉體生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、石墨烯粉體制造工藝及生產(chǎn)技術(shù)不斷升級，石墨烯電極成本會大幅度下降，石墨烯電極取代目前電容器碳電極將成為可能。
近年來，在國家政策的推動下，我國超級電容器行業(yè)取得了較快發(fā)展，2015年行業(yè)市場規(guī)模突破40億元，同比增長40%�！笆濉逼陂g，推動我國超級電容器行業(yè)發(fā)展的主要動力仍然在于政策，新能源汽車、風(fēng)電、交通軌道、電力、軍工等超級電容應(yīng)用領(lǐng)域，都是國家“十三五”期間政策重點(diǎn)扶持對象。
中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)測，未來五年國內(nèi)超級電容器行業(yè)仍將保持高景氣度，預(yù)計未來五年的年復(fù)合增長有望達(dá)到30%，至2020年超級電容器市場規(guī)模有望達(dá)到150億元，以45%的電極材料成本估算，2020年電極材料市場規(guī)�？蛇_(dá)67.5億元。
與大多數(shù)石墨烯粉體應(yīng)用市場不同，當(dāng)前石墨烯在超級電容器領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)具備，阻礙其市場滲透率提高的主要原因在于成本過高，一旦石墨烯成本下降至普遍可以接受的范圍，市場滲透率將快速提升。以10%的滲透率估算，2020年超級電容器領(lǐng)域石墨烯市場規(guī)模約為7億元。
超級電容器領(lǐng)域石墨烯市場規(guī)模預(yù)測
國家政策鼓勵支持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展
近年來，國家出臺多項(xiàng)政策，鼓勵支持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國家各部委不斷出臺指導(dǎo)意見和規(guī)劃文件，明確了對石墨烯材料的支持與發(fā)展要求。習(xí)近平總書記曾在兩年內(nèi)3次考察調(diào)研石墨烯，并在參觀英國曼徹斯特大學(xué)國家石墨烯研究院時指出，“中國是石墨資源大國，也是石墨烯研究和應(yīng)用開發(fā)最活躍的國家之一”。
2014年9月，科技部863計劃納米材料專項(xiàng)提出，將石墨烯研發(fā)作為一個重點(diǎn)支持的內(nèi)容，石墨烯研發(fā)正式進(jìn)入到國家支持層面；2015年出臺的《<中國制造2025>重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》則明確了未來十年我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑，并制定了2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模，2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億的政策目標(biāo)。同年，國家發(fā)改委、工業(yè)和信息化部、科技部等3部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，提出將石墨烯打造為先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，并明確了2020年底石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)、發(fā)展重點(diǎn)和路線圖。
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