2、我國石墨烯制備的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀
低端領(lǐng)域生產(chǎn)已經(jīng)初具規(guī)模。目前，國內(nèi)部分廠家如第六元素、寧波墨西、重慶墨希、二維碳素等廠家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了氧化還原法或液相剝離法石墨烯粉體以及 CVD 法石墨烯薄膜的規(guī)模化生產(chǎn)。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國石墨烯粉體產(chǎn)能共計(jì)3450 噸/年，石墨烯薄膜產(chǎn)能 105 萬平米/年，但目前生產(chǎn)的石墨烯質(zhì)量較差，僅能滿足涂料、鋰電池添加劑、復(fù)合材料添加劑、觸摸屏等低端領(lǐng)域的需求。
高端領(lǐng)域生產(chǎn)短期內(nèi)較難突破。高速電子器件、光電探測器等高端領(lǐng)域需要大面積高質(zhì)量的石墨烯單晶，與普通多晶態(tài)石墨烯薄膜相比，單晶石墨烯薄膜制備異常困難，目前只能做到毫米級大小，與可實(shí)用化的晶圓級大小仍有相當(dāng)距離，短期內(nèi)較難突破，化學(xué)氣相沉積法是最具開發(fā)潛力的制備技術(shù)。
國內(nèi)部分廠家的石墨烯產(chǎn)能
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3、應(yīng)用：低端需求逐步打開，高端領(lǐng)域受制于高質(zhì)量石墨烯的制備
隨著批量化生產(chǎn)以及大尺寸薄膜制備等難題的逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐正在加快，目前鋰離子正極材料導(dǎo)電添加劑、導(dǎo)熱材料、塑料添加劑、導(dǎo)電油墨等低端應(yīng)用領(lǐng)域即將進(jìn)入或已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。我國石墨烯產(chǎn)業(yè)正逐漸由產(chǎn)業(yè)化初期步入快速成長期。
石墨烯產(chǎn)業(yè)化的“時(shí)間表”
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4、石墨烯下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀
低端需求初步打開。受制于石墨烯的規(guī)模化制備，目前僅導(dǎo)電墨水、鋰電池添加劑、涂料及復(fù)合材料添加劑、觸摸屏等低端應(yīng)用領(lǐng)域的需求初步打開。
1）鋰電池方面應(yīng)用
石墨烯作為導(dǎo)電添加劑還可以解決鈷酸鋰等正極材料高壓實(shí)比與電池性能之間的矛盾問題，采用石墨烯導(dǎo)電劑的鈷酸鋰電池容量高出 3%，且具有明顯更好的 2C 倍率放電性能。石墨烯還可涂覆在鋁箔集流體上，形成石墨烯功能涂層鋁箔有助于進(jìn)一步提升鋰電池的綜合性能。隨著寧波墨西科技有限公司石墨烯涂層鋁箔試生產(chǎn)線的建成，此項(xiàng)新技術(shù)有望在鋰離子電池中得到廣泛應(yīng)用。
值得一提的是，作為添加劑，石墨烯僅僅增強(qiáng)了正極材料的導(dǎo)電性，并沒有改變電極材料的比容量，因而不會(huì)大幅增加鋰電池的能量密度。要想大幅增加鋰電池能量密度，需選取具有更高比容量的電極材料。目前，多篇已發(fā)表論文稱利用 石墨烯- 硫或石墨烯- 硅作為鋰電池的正負(fù)極可大大增加鋰電池的能量密度，但此類電池目前還處于實(shí)驗(yàn)室階段，距離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還需較長時(shí)間。
0.1C 充放電時(shí)石墨烯和炭黑鋰電池循環(huán)性能比較
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2）石墨烯導(dǎo)熱材料
石墨烯具有極高的熱導(dǎo)率和熱輻射系數(shù)，同時(shí)比表面積巨大，因此作為輔助散熱的表面涂層具有巨大的應(yīng)用前景。利用石墨烯可制成具有高導(dǎo)熱系數(shù)的石墨烯散熱片/膜，應(yīng)用于手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品以及高功率 LED 芯片中，以增強(qiáng)器件性能，延長其工作壽命。此外，作為添加劑還可利用石墨烯制成石墨烯改性的復(fù)合材料，如熱導(dǎo)纖維和導(dǎo)熱塑料等。該技術(shù)領(lǐng)域市場巨大，在我國的電子和工程領(lǐng)域有迫切的市場需求，技術(shù)難度小、工藝相對成熟，有快速進(jìn)入市場的機(jī)會(huì)。
3）石墨烯導(dǎo)電塑料和油墨
石墨烯可作為新型導(dǎo)電油墨和塑料的主填充料，也可與納米銀粉等混合配制成新型導(dǎo)電漿料或油墨，通過改變石墨烯的填充比例，可調(diào)節(jié)導(dǎo)電油墨的電阻率和附著性能。美國 Vorbek 材料公司的石墨烯導(dǎo)電油墨已經(jīng)在物聯(lián)網(wǎng)隱形條形碼技術(shù)中開始應(yīng)用。我國物聯(lián)網(wǎng)市場巨大，前景誘人，以添加石墨烯為主的導(dǎo)電塑料可以在防靜電應(yīng)用領(lǐng)域得到大力推廣，工藝簡便、成本低廉、效果明顯。
石墨烯導(dǎo)熱膜
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石墨烯防靜電塑料
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4 ）石墨烯防腐涂料
石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使得它既可以在涂層中構(gòu)建導(dǎo)電導(dǎo)熱通道，又可以互相拼接形成嚴(yán)密的迷宮式物理屏障，隔絕腐蝕因子。因此，石墨烯涂料具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱、防腐、電磁屏蔽等多種功能。另外，石墨烯微片可以增強(qiáng)涂層的附著力，使涂層具有優(yōu)良的耐磨和耐刮擦性能。因此，石墨烯涂料在飛機(jī)、船舶、車輛、橋梁、建筑物、集裝箱、油罐、等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。
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