2016年以來，石墨烯概念股如東旭光電、華麗家族、方大炭素、中泰化學(xué)等備受資本追捧。國內(nèi)外各大鋰電企業(yè)有關(guān)石墨烯項目布局，有的選擇石墨烯導(dǎo)電劑技術(shù)研發(fā)，有的走向石墨烯復(fù)合正負(fù)極材料之路。這其中，不乏號稱已經(jīng)生產(chǎn)出“石墨烯電池”的鋰電企業(yè)。石墨烯火熱的背后，具體應(yīng)用領(lǐng)域潛力如何？都有哪些助推的洪荒之力？

一、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。

二、石墨烯的技術(shù)研究進入快速發(fā)展軌道

從石墨烯相關(guān)專利申請趨勢看，其相關(guān)專利的申請在上個世紀(jì)末就已出現(xiàn)，但隨后發(fā)展較為緩慢。直到2008年后，專利申請數(shù)量才開始出現(xiàn)實質(zhì)性的大幅增長。特別是在安德烈·K·海姆教授和科斯佳·諾沃謝洛夫研究員因?qū)κ┑难芯抗餐@得2010年諾貝爾物理學(xué)獎以后，全球石墨烯專利申請數(shù)量開始急劇增長，其中，2014年全球石墨烯相關(guān)專利的申請數(shù)量就高達5047件，表明石墨烯的相關(guān)技術(shù)研究進入快速發(fā)展軌道。

根據(jù)石墨烯相關(guān)專利歷年的申請情況，結(jié)合每年專利發(fā)明人數(shù)量，2008年以前為石墨烯研發(fā)技術(shù)的萌芽階段，2008年至2015年為技術(shù)的成長階段，而2015年之后石墨烯研發(fā)生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)開始趨向于成熟，即成熟階段初期，這個階段石墨烯開始逐步小規(guī)模生產(chǎn)，但是，其生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)仍有待于進一步突破。

三、石墨烯應(yīng)用需求多樣化，引領(lǐng)多領(lǐng)域劃時代的變革

石墨烯是由碳原子組成的六角型呈蜂巢晶格材料，單層石墨烯薄膜只有一個碳原子厚度，是目前已知的最薄的一種新材料，具有極高的比表面積、超強的導(dǎo)電性和強度以及透明度等優(yōu)點。石墨烯同時具備透光性好、導(dǎo)熱系數(shù)高、電子遷移率高、電阻率低、機械強度高等眾多普通材料所不具備的性能，未來有望在電子、儲能、催化劑、傳感器、光電透明薄膜、超強復(fù)合材料以及生物醫(yī)療等眾多領(lǐng)域應(yīng)用，可以說是未來最有前景的先進材料之一，引領(lǐng)多領(lǐng)域劃時代的變革。

《中國制造2025》提出：明確要求高度關(guān)注顛覆性新材料對傳統(tǒng)材料的影響，做好超導(dǎo)材料、納米材料、石墨烯、生物基材料等戰(zhàn)略前沿材料提前布局和研制，加快基礎(chǔ)材料升級換代?！丁吨袊圃?025》重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖（2015年版）》中稱，石墨烯產(chǎn)業(yè)“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”的發(fā)展目標(biāo)。

1、導(dǎo)電油墨：石墨烯導(dǎo)電油墨具備成本優(yōu)勢

導(dǎo)電油墨是用導(dǎo)電材料制成的油墨，具有一定程度導(dǎo)電質(zhì)，可作為印刷導(dǎo)電點或?qū)щ娋€路之用。將近年來在手機、玩具、薄膜開關(guān)、太陽能電池、遠紅外發(fā)熱膜以及射頻識別技術(shù)等行業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛。過去數(shù)十年來，導(dǎo)電油墨最大的下游是太陽能電池以及顯示器件。未來包括觸摸傳感器及其電極、RFID以及電子紙張的應(yīng)用也將同時保持增長。

石墨烯導(dǎo)電油墨強大優(yōu)勢，發(fā)展前景看好。導(dǎo)電油墨屬于填充型復(fù)合材料，是印刷與燒結(jié)處理后具有導(dǎo)電性能的油墨。石墨烯應(yīng)用在油墨的優(yōu)勢主要有兩點：一是兼容性強，石墨烯油墨可在塑料薄膜、紙張及金屬箔片等多種基材上實現(xiàn)印刷；二是性價比高，與現(xiàn)有的納米金屬導(dǎo)電油墨相比，石墨烯油墨具有較大的成本優(yōu)勢。

由于石墨烯的良好性能，其制成的油墨具有電阻小、導(dǎo)電性強以及光學(xué)透明性高等特點，在各類導(dǎo)電線路以及傳感器、無線射頻識別系統(tǒng)、智能包裝、醫(yī)學(xué)監(jiān)視器等電子產(chǎn)品中有廣泛應(yīng)用。中商產(chǎn)業(yè)研究院最新發(fā)布的《2016-2021年中國石墨烯行業(yè)調(diào)研分析及市場預(yù)測報告》數(shù)據(jù)顯示：2015年導(dǎo)電油墨的產(chǎn)量也已達到80萬噸。預(yù)計到2015年導(dǎo)電油墨產(chǎn)量將達到130萬噸，隨著石墨烯的生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本降低，石墨烯導(dǎo)電油墨將逐漸占據(jù)市場份額。預(yù)計到2020年導(dǎo)電油墨領(lǐng)域石墨烯應(yīng)用市場規(guī)模達到2億元。

2、防腐涂料：石墨烯防腐涂料技術(shù)日趨成熟

目前國內(nèi)重防腐涂料消費量近180萬噸，占世界重防腐涂料總消費量的40%以上。我國重防腐涂料需求主要集中在船舶、石油化工、橋梁、集裝箱等領(lǐng)域。涂料中添加石墨烯后，石墨烯能夠形成穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)格，有效提高鋅粉的利用率，從實際效果來看，添加約5%的石墨烯粉，可減少50%鋅粉的使用量。同時，石墨烯涂層能在金屬表而與活性介質(zhì)之間形成物理阻隔層，對基底材料起到良好的防護作用。

近年石油化工、鐵路交通、新能源、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等更是蓬勃發(fā)展，為重防腐涂料提供了廣闊的市場空間。我國石墨烯新型防腐涂料，已于2015年3月20日在江蘇道森新材料有限公司成功研發(fā)，并已應(yīng)用于海上風(fēng)電塔筒的防腐，近來已有很多企業(yè)均開發(fā)出相關(guān)產(chǎn)品并在各類防腐領(lǐng)域應(yīng)用。未來石油化工、鐵路交通、新能源、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等更是蓬勃發(fā)展，為重防腐涂料提供了廣闊的市場空間。中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計到2020年防腐涂料領(lǐng)域石墨烯應(yīng)用市場規(guī)模達到5-8億元。

3、散熱材料：石墨烯散熱材料在消費電子領(lǐng)域快速發(fā)展

電子和光子器件的散熱是影響電子技術(shù)發(fā)展的主要問題，手機、電腦、微型電路等設(shè)備的散熱主要通過各類散熱片來解決。目前，市場中的電子產(chǎn)品的散熱片主要是石墨散熱片。但是，石墨烯導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱快、可折疊等性能要遠遠優(yōu)于石墨片，極佳的散熱材料如熱導(dǎo)纖維、熱導(dǎo)塑料等，并且技術(shù)難度小、工藝相對成熟，存在快速進入市場的機會。尤其在智能手機領(lǐng)域，手機要求輕薄、便攜，未來要求可折疊，因此石墨烯導(dǎo)熱膜具有極大優(yōu)勢。預(yù)估未來采用石墨烯散熱膜進行散熱的散熱組件占總電子產(chǎn)品及LED產(chǎn)品市場的10%，即可為石墨烯散熱膜帶來15-20億左右的市場空間。

4、鋰電池：石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用多元化

石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用比較多元化，目前已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化的是用在正極材料中作為導(dǎo)電添加劑，來改善電極材料的導(dǎo)電性能，提高倍率性能和循環(huán)壽命。目前比較成熟的應(yīng)用是將石墨烯制成導(dǎo)電漿料用于包覆磷酸鐵鏗等正級材料。正極用包覆漿料目前主要包括石墨漿料、碳納米管漿料等，隨著石墨烯粉體、石墨烯微片粉體量產(chǎn)、成本持續(xù)降低的情況下，石墨烯漿料將呈現(xiàn)更好的包覆性能。石墨烯漿料將隨鋰電池增長而穩(wěn)步上升。鋰離子電池主要應(yīng)用于手機、筆記本電腦、攝像機等便攜式電子器件等方面，并積極地向電動力汽車等新能源汽車領(lǐng)域擴展，具有長期發(fā)展前景。

由于石墨烯對于電池性能有諸多提升作用，對動力電池性能要求的不斷提升必將拉動石墨烯在電池領(lǐng)域的發(fā)展。同時石墨烯電池行業(yè)規(guī)模有望充分受益于動力電池的放量，分享新能源汽車行業(yè)的增長。

5、超級電容：石墨烯超級電容器領(lǐng)域大展身手

石墨烯的電導(dǎo)率高、比表而積大、且化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，表而更有效的釋放，有利于電子的滲透和運輸，更加適合作為超級電容器電極材料。目前，我國已經(jīng)實現(xiàn)石墨烯超級電容器的投產(chǎn)，技術(shù)上已經(jīng)完全可以實現(xiàn)石墨烯超級電容器的生產(chǎn)。

根據(jù)美國IDTechEx公司報告，全球超級電容器市場將從2013年的8億美元增長到2018年的31.3億美元，年復(fù)合增長率達到30.2%。而石墨烯基超級電容器的產(chǎn)業(yè)化也在不斷推進：在國內(nèi)，中國中車研發(fā)的3伏／12000法拉石墨烯／活性炭復(fù)合電極超級電容和2.8伏／30000法拉石墨烯納米混合型超級電容已經(jīng)獲得中國工程院鑒定，整體技術(shù)達到目前世界超級電容單體的最高水平。根據(jù)測算，2016年中國超級電容器市場規(guī)模將突破30億元，預(yù)計2020年中國超級電容器市場規(guī)模將超過60億元。石墨烯在超級電容市場潛在應(yīng)用規(guī)模達到3-5億元。

四、中國石墨烯企業(yè)競爭力分析

我國石墨烯企業(yè)已超過百家，并在常州、無錫、青島、深圳等地形成產(chǎn)業(yè)集群，從產(chǎn)品上來看，其生產(chǎn)產(chǎn)品大多數(shù)作為石墨烯電池的導(dǎo)電劑、涂料、導(dǎo)熱膜使用在這些企業(yè)中，中小型、初創(chuàng)型企業(yè)占比較大，中型、大型企業(yè)相對較少。中端單層高純度小尺寸石墨烯逐漸實現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)，單層高純度大尺寸石墨烯還處于研發(fā)初期階段，這些高端石墨烯應(yīng)用于更先進的電池生產(chǎn)，可以解決電池使用壽命短、容量低、成本高等技術(shù)障礙。

目前國內(nèi)從事石墨烯電池的粉體材料研發(fā)、生產(chǎn)的公司主要有寧波墨西、常州第六元素、常州二維碳素、廈門凱納、鴻納新材料、德陽烯碳等。石墨烯薄膜國內(nèi)龍頭企業(yè)有常州二維碳素、無錫格菲、重慶墨希（華麗家族）等。單層或多層小規(guī)格石墨烯小規(guī)模生產(chǎn)的有東旭光電旗下的碳源匯谷等。

更多資訊請關(guān)注冶金頻道