近日，韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出能快速充放電且運(yùn)用1萬(wàn)次以上也不會(huì)出現(xiàn)容量損失的鋰離子電池陰極材料。據(jù)介紹，石墨烯作為上述材料的重要“成員”，能助力電池快速充電。比如一塊采用了上述材料的鋰電池，充電20秒，即可達(dá)到智能手機(jī)的電池容量，效率可謂驚人。
這是神奇材料石墨烯取代原有材料發(fā)揮高效性能的典型案例?；谑┑某瑥?qiáng)替代性能，各國(guó)都在不遺余力推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，我國(guó)也不例外。同時(shí)，受多種因素干擾，石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景值得期待，但其產(chǎn)業(yè)化難度極高，亟待改善。
政策利好 國(guó)內(nèi)石墨烯發(fā)展初見(jiàn)規(guī)模
近年，我國(guó)政策頻繁利好石墨烯領(lǐng)域。
2012年工信部發(fā)布《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，首次明確提出支持石墨烯新材料發(fā)展;
2014 年11月，我國(guó)發(fā)布的《關(guān)鍵材料升級(jí)換代工程》提出到2016 年實(shí)現(xiàn)石墨烯的批量穩(wěn)定生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用;
2015年，《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見(jiàn)》、《《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》等發(fā)布，對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)化提出了發(fā)展目標(biāo)與具體要求;
2016年恰逢“十三五”開(kāi)局之年，業(yè)界預(yù)測(cè)石墨烯進(jìn)入《新材料產(chǎn)業(yè)“十三五”重點(diǎn)產(chǎn)品目錄》應(yīng)無(wú)懸念。
受益于政策紅包，我國(guó)石墨烯發(fā)展初見(jiàn)成效，主要體現(xiàn)在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模上。
技術(shù)研究方面，2011年，國(guó)內(nèi)與石墨烯有關(guān)的論文為278篇，2012年為494篇，2013年為718篇，2014年上升至914篇，2015年為1239篇;技術(shù)專利上。目前我國(guó)在國(guó)際上已經(jīng)申請(qǐng)2200多項(xiàng)石墨烯專利技術(shù)，約為全球石墨烯專利技術(shù)的三分之一。
產(chǎn)業(yè)規(guī)模上，我國(guó)形成了以江蘇?。ǔＶ?、無(wú)錫、南京等地）為中心，寧波、青島、重慶、德陽(yáng)、河北、北京等地活躍分散發(fā)展的格局。產(chǎn)業(yè)鏈中，下游公司居 多。目前，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有超過(guò)50 家的制備及相關(guān)應(yīng)用開(kāi)發(fā)企業(yè)，目前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也主要集中在石墨烯規(guī)?；苽浼夹g(shù)以及與下游商業(yè)化應(yīng)用對(duì)接兩方面。
產(chǎn)業(yè)化困境：工藝水平與利潤(rùn)作祟
目前，全球范圍內(nèi)還沒(méi)有一家企業(yè)實(shí)現(xiàn)真正石墨烯及其衍生品的產(chǎn)業(yè)化，國(guó)內(nèi)企業(yè)中除了兩家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用于LED行業(yè)的石墨烯產(chǎn)品的小規(guī)模生產(chǎn)外，其余研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)均只能小批量生產(chǎn)，產(chǎn)品也主要用于研究機(jī)構(gòu)的研究。
國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)處于初級(jí)發(fā)展階段，工藝水平不高、企業(yè)難以獲利是阻礙石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的兩大因素。
工藝上來(lái)看，如何批量化地制備大面積、穩(wěn)定性好、高質(zhì)量的石墨烯是難點(diǎn)之一，目前整個(gè)行業(yè)仍處于產(chǎn)品研發(fā)階段，只有少數(shù)企業(yè)能夠大規(guī)模制備高質(zhì)量石墨烯，行業(yè)層面的不良率影響了下游的應(yīng)用推廣。
利潤(rùn)方面，石墨烯獲取成本仍舊高企，而應(yīng)用市場(chǎng)尚未完全打開(kāi)，這使得石墨烯公司難以穩(wěn)定獲取利潤(rùn)，自然規(guī)模不顯（見(jiàn)下圖）。未來(lái)這些企業(yè)需要整合好上下游產(chǎn)業(yè)鏈，降低成本并提高銷售。
國(guó)內(nèi)石墨烯相關(guān)企業(yè)獲利困難（單位：百萬(wàn)）
三招發(fā)力 石墨烯產(chǎn)業(yè)千億元規(guī)?？善?/strong>
根據(jù)《《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》的要求，2020年石墨烯需要形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模，2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億，為實(shí)現(xiàn)這一發(fā)展目標(biāo)，我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)該在以下方面取得突破：
其一，提高技術(shù)，讓石墨烯材料能夠應(yīng)用在更多的下游產(chǎn)品和領(lǐng)域中。未來(lái)，石墨烯器件有望替代互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）器件，在納米電子器件，光電化學(xué)電池、超輕型飛機(jī)材料等研究領(lǐng)域得到應(yīng)用。
其二，主攻消費(fèi)類電子產(chǎn)品。石墨烯制備水平和應(yīng)用技術(shù)水平的發(fā)展是相輔相成的，以目前的發(fā)展水平看，電子元件領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)石墨烯的質(zhì)量和技術(shù)要求最高，也最難以實(shí)現(xiàn)，我們預(yù)計(jì)其應(yīng)用在10年左右;石墨烯在消費(fèi)電子類的應(yīng)用主要需克服制備技術(shù)的難關(guān)，這也是目前石墨烯研究中最熱點(diǎn)的方向。
其三，積極與國(guó)外機(jī)構(gòu)合作，或并購(gòu)海外優(yōu)秀的石墨烯公司，這將是我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)提高技術(shù)，擴(kuò)大規(guī)模的“捷徑”。