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深度 | 走出实验室 “黑金”石墨烯的现实考验:吨级产能 公斤级销售

来源:新材料在线|

发表时间:2018-01-23

点击:12194

自瑞典皇家科学院宣布,将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究之后的七年多时间里,没有一种新材料的热度可以和石墨烯相提并论。


无论是石墨烯技术专利全球申请量,还是催生众多伪石墨烯产品,亦或是不断增加的石墨烯企业数量,这些标签都正在将石墨烯推上一个其它材料未曾到达的“悬崖”边上。


从2016年的400余家企业,到截止2017年10月的2950余家企业,企业数量高达500%以上的增加,石墨烯仅用了不到一年时间。


一方面,市场越来越多的声音开始指责石墨烯产业存在泡沫。中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春就曾在多个场合表示,企业的一哄而上,价格战、洗牌,一批企业的淘汰已经来临。


另一方面,越来越多的高校科研院所在石墨烯领域研究成果不断涌现,为其“正名”。近日,外媒曝出,欧盟石墨烯旗舰成员英国桑德兰大学研制出石墨烯增强材料的汽车部件。


“石墨烯旗舰”代表了一个空前规模的联合与协调研究的新形式。作为欧洲委员会未来和新兴技术旗舰计划的一部分,它是欧洲有史以来规模最大的研究计划,其预算为10亿欧元。石墨烯旗舰计划的任务是通过汇集学术和工业研究人员将石墨烯从学术实验室的领域带入欧洲社会末来10年的时间,来促进经济增长,新的就业机会和新的机遇。


回归本源,当谈论石墨烯时,全球学界、产业界对其的态度乃至定义都有很大的分歧。石墨烯在神圣化和妖魔化两个极端徘徊。


供给爆发 需求匮乏


中国石墨烯产业技术创新战略联盟(以下简称石墨烯联盟)给出的数据是,截止2017年10月23日,全国石墨烯相关制备、应用、投资、检测、技术服务的企业数量达到2950+个,其中实际发生石墨烯业务的企业数量为603+个。




供给爆发的同时,石墨烯“窘迫”的另一面,确是始终萎靡不振的应用需求。


“石墨烯目前存在的最大问题就是应用市场没有打开。”新材料在线®采访的多位专家和业内人士表达了相同的观点。


工信部原材料工业司副司长苗治民在“2018未来产业深圳峰会” 新材料技术与器件“金论坛”上也坦承,包括石墨烯在内的新材料产业的重点工作就是推广应用,推进产用结合。


德阳烯碳科技有限公司拥有1条年产30吨高质量石墨烯粉体生产线,其董事长郭安贤就表示,“生产可达数十吨级,目前的销售仍只能按公斤计算。”


而造成这一困局的背后原因则是,石墨烯广阔的应用领域,其专业性跨度之大难以估量,同时高昂的研发成本与未曾完全显现的石墨烯替代优势之间的巨大落差,让下游应用企业踌躇不前,甚至是毫无积极性可言。


“对应用企业来说,没有尝到甜头就不可能投入应用推广。”一家曾对石墨烯材料抱有期盼的下游企业相关人士告诉新材料在线®。


技术瓶颈加推广阻碍,形成了石墨烯产业的应用“肠梗阻”。


需求梗阻的同时,中游的石墨烯粉体与薄膜产品越来越遭遇类似“过剩”的供给状态。


据新材料在线®综合市场各方的消息,目前全国石墨烯中游产品仅石墨烯粉体的年产能就超过了500吨,而石墨烯薄膜的年产能也超过百万平方米。


部分石墨烯企业中游产品产能


企业

产品

产能

备注

常州二维碳素科技股份有限公司

石墨烯薄膜

超过20万平方米

2013年建成世界首条年产3万平米石墨烯薄膜生产线

常州第六元素材料科技股份有限公司

石墨烯粉体

100

201311月建成了国内首条全自动控制的年产10吨氧化石墨(烯)粉体的规模化生产线

宁波墨西科技

石墨烯粉体

500

2013年底建成了首期年产300吨石墨烯生产线

合肥微晶

石墨烯粉体、薄膜

百吨级


根据各企业官网数据及市场公开数据整理


东旭光电副总经理王忠辉在第三届中国国际石墨烯创新大会上表示,石墨烯产业发展目前仍主要停留在研发阶段,虽然取得了很多成绩,但也存在着产品同质化严重、缺乏实质性应用突破等关键问题。“石墨烯本身不存在原材料问题,技术得到突破后石墨烯也能达到量产,现在的问题在于大量石墨烯被生产出来后,业内却不知道如何使用石墨烯;目前,石墨烯产业发展的聚焦点已经从制备转移到了应用领域,谁能在应用端取得真正突破,谁才是真正的赢家。”


泡沫何来?洗牌将至


从新材料在线®采访的多位业界人士、科研专家,以及产业链人士的观点来看,目前石墨烯产业存在“投机泡沫”已经基本成为主流业界的共识。即将到来的行业洗牌也无法避免。


“石墨烯作为战略型新兴行业,尽管国内外不同行业、机构将巨额资源已经或正在源源不断地投入到此行业中,但是石墨烯行业在发展初期仍然面临着诸多不确定性因素。” 常州二维碳素科技股份有限公司(833608.OC)在2017年半年度报告中坦承。


这一观点也印证石墨烯联盟关于石墨烯相关企业数量急剧增长的数据。


2015年11月30日,国家工信部、发改委、科技部联合印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》。


意见指出,到2018年,石墨烯材料制备、应用开发、终端应用等关键环节良性互动的产业体系基本建立,产品标准和技术规范基本完善,开发出百余项实用技术和样品,推动一批产业示范项目,实现石墨烯材料稳定生产,在部分工业产品和民生消费品上的产业化应用。到2020年,形成完善的石墨烯产业体系,实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化,建立若干具有石墨烯特色的创新平台,掌握一批核心应用技术,在多领域实现规模化应用。形成若干家具有核心竞争力的石墨烯企业,建成以石墨烯为特色的新型工业化产业示范基地。


政策的推动,尤其是各地方政府对石墨烯产业给予的厚望,也让石墨烯备受产业界和资本市场关注。


工信部赛迪研究院原材料研究所研究员李丹认为,石墨烯行业目前存在过度炒作、误导大众之嫌,市场夸大了石墨烯的性能。


中国科学院院士、厦门大学石墨烯工程与产业研究院院长田中群接受媒体采访时也认为,当前石墨烯产业宣传过热,阶段性成果被放大,实验室层面的基础研究和产业化之间存在鸿沟。


在过热的背后,产品低端化、同质化引发的行业洗牌一触即发。


“石墨烯企业在应用领域扎堆,而下游应用市场尚未完全打开,未来企业将会出现价格战,有的甚至会在竞争中倒 闭,目前行业正在经历一个淘汰的过程。”清华大学深圳研究生院院长康飞宇表示。


李义春也表达了类似的担忧。


王忠辉也表示,石墨烯企业应该适度聚焦石墨烯高端应用领域,摆脱同质化竞争现状,确保在未来竞争中处于优势地位。


甚至有观点认为,未来三五年,半数企业将被淘汰出局。


颠覆何在?


如果石墨烯产业存在一定泡沫,那么泡沫破裂后,洗牌结束时,还能留下什么?


2014年,华为总裁任正非在接受媒体采访时声称,未来10至20年内会爆发一场技术革命,“我认为这个时代将来最大的颠覆,是石墨烯时代颠覆硅时代”。


近日,浙江大学高超团队研制出新型铝—石墨烯电池,短短几秒便可充电完成,循环充放25万次后依然电力十足,并展现出耐热、抗冻,反复弯折不影响性能等优异特性,显示出广泛的应用前景。


“这种铝—石墨烯 超级 电池,倍率性能和循环寿命远远超过其他电池,比超级电容器具有更高的能量密度,相当的倍率性能和循环寿命。”浙江大学高分子科学与工程学系教授高超说。




几乎就在同时,三星电子综合技术院利用石墨烯成功开发出充电速度为现有锂电池5倍的石墨烯电池。该研究成果刊登在国际学术杂志《自然通讯》网络版上。


韩国《朝鲜日报》发布的消息称,三星电子综合技术院将石墨烯球作为锂电池正极保护膜和负极材料,使锂电池容量增加45%,充电速度增加5倍。该电池升温至60℃依然能够维持稳定性,因此还可适用于电动汽车。三星电子已在美国和韩国申请了专利。业界预测该技术有望在5年内实现产品商用化。


这一切都让石墨烯的产业化看起来走到了一个关键时刻。


正如中国科学院院士、北京大学教授、北京石墨烯研究院院长刘忠范院士在第二届国际碳材料大会暨产业展览会上所言,石墨烯一定要有杀手锏的应用,而不能撒胡椒面,万金油似的添加剂这个局面,需要打破。


2017年9月,在南京举行的全球石墨烯大会上东旭光电重磅推出石墨烯大功率LED照明产品——“超级灯”,12月12日,东旭光电与日本、泰国、马来西亚、印度尼西亚、蒙古五国机构在京签署《共建智慧城市合作协议》。与此同时,东旭光电还与日本大仓株式会社签署了石墨烯散热大功率LED系列照明产品在上述五国的独家代理协议及首批总额超千万元人民币的海外销售合同。




“东旭光电已完成石墨烯基锂离子电池、石墨烯大功率LED照明、石墨烯电采暖等石墨烯系列应用产品的生产和商业化推广。在这个过程当中,东旭光电打造了‘石墨烯-石墨烯包覆磷酸铁锂正极材料-石墨烯基锂离子电池-新能源汽车’和‘石墨烯-石墨烯大功率LED照明-物联网-智慧城市’两大闭环生态。新能源汽车和石墨烯大功率LED照明将成为智慧城市管理最重要的数据节点。”王忠辉表示。


“中国已成为全球石墨烯产业的领跑者,2018年国内石墨烯产业产值将达到100亿元。”李义春表示,中国石墨烯产业的国际化战略布局是技术全球并购,产业中国整合。


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