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石墨烯超級(jí)電容器領(lǐng)域市場(chǎng)向好 產(chǎn)業(yè)化還需加力

2016/11/29 14:40:05   電源在線網(wǎng)
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    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(lái)、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(dòng)力電池,業(yè)內(nèi)認(rèn)為這正是電動(dòng)汽車能否取得跨越式發(fā)展的關(guān)鍵。 近年來(lái),國(guó)家出臺(tái)多項(xiàng)政策加速推動(dòng)各類石墨烯產(chǎn)品的研發(fā),其市場(chǎng)未來(lái)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。

石墨烯超級(jí)電容器領(lǐng)域市場(chǎng)向好  產(chǎn)業(yè)化還需加力

    從目前已知技術(shù)進(jìn)展看,石墨烯有望提升超級(jí)電容器能量密度10倍以上,將大大改變目前超級(jí)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(guó)都投入了大量的人力和財(cái)力推進(jìn)其研發(fā)和生產(chǎn)。美國(guó)作為科技強(qiáng)國(guó),自然不會(huì)錯(cuò)過(guò)這一難得的機(jī)遇,包括IBM、英特爾、波音等國(guó)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(lái)新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目之一,計(jì)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(guó)預(yù)計(jì)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(jí)電容器領(lǐng)域市場(chǎng)空間巨大

    電極材料是制作超級(jí)電容器的關(guān)鍵技術(shù),其制作難度較高。超級(jí)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(jí)電容的關(guān)鍵部件,電極成本占到整個(gè)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(jí)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(jià)比6個(gè)方面。目前,雙電層型超級(jí)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(shì),目前超高比表面活性炭占了電極材料的很大部分。

    相對(duì)于活性炭,石墨烯材料具有多重優(yōu)勢(shì),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(jí)電容器的電極材料。

    目前,石墨烯電極材料較大的一個(gè)劣勢(shì)在于成本較高。未來(lái),隨著石墨烯粉體生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)規(guī);⑹┓垠w制造工藝及生產(chǎn)技術(shù)不斷升級(jí),石墨烯電極成本會(huì)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(lái),在國(guó)家政策的推動(dòng)下,我國(guó)超級(jí)電容器行業(yè)取得了較快發(fā)展,2015年行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模突破40億元,同比增長(zhǎng)40%!笆濉逼陂g,推動(dòng)我國(guó)超級(jí)電容器行業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿θ匀辉谟谡,新能源汽車、風(fēng)電、交通軌道、電力、軍工等超級(jí)電容應(yīng)用領(lǐng)域,都是國(guó)家“十三五”期間政策重點(diǎn)扶持對(duì)象。

    中投顧問(wèn)產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)測(cè),未來(lái)五年國(guó)內(nèi)超級(jí)電容器行業(yè)仍將保持高景氣度,預(yù)計(jì)未來(lái)五年的年復(fù)合增長(zhǎng)有望達(dá)到30%,至2020年超級(jí)電容器市場(chǎng)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(chǎng)規(guī)?蛇_(dá)67.5億元。

    與大多數(shù)石墨烯粉體應(yīng)用市場(chǎng)不同,當(dāng)前石墨烯在超級(jí)電容器領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)具備,阻礙其市場(chǎng)滲透率提高的主要原因在于成本過(guò)高,一旦石墨烯成本下降至普遍可以接受的范圍,市場(chǎng)滲透率將快速提升。以10%的滲透率估算,2020年超級(jí)電容器領(lǐng)域石墨烯市場(chǎng)規(guī)模約為7億元。

    超級(jí)電容器領(lǐng)域石墨烯市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

超級(jí)電容器領(lǐng)域石墨烯市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

    國(guó)家政策鼓勵(lì)支持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展

    近年來(lái),國(guó)家出臺(tái)多項(xiàng)政策,鼓勵(lì)支持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國(guó)家各部委不斷出臺(tái)指導(dǎo)意見和規(guī)劃文件,明確了對(duì)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(guó)曼徹斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究院時(shí)指出,“中國(guó)是石墨資源大國(guó),也是石墨烯研究和應(yīng)用開發(fā)最活躍的國(guó)家之一”。

    2014年9月,科技部863計(jì)劃納米材料專項(xiàng)提出,將石墨烯研發(fā)作為一個(gè)重點(diǎn)支持的內(nèi)容,石墨烯研發(fā)正式進(jìn)入到國(guó)家支持層面;2015年出臺(tái)的《<中國(guó)制造2025>重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》則明確了未來(lái)十年我國(guó)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(guó)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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