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、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，其潛在用途有保護涂層、透明可彎折電子元件、超大容量電容器，還可以用于動力電池，業(yè)內(nèi)認為這正是電動汽車能否取得跨越式發(fā)展的關鍵�！〗�年來，國家出臺多項政策加速推動各類石墨烯產(chǎn)品的研發(fā)，其市場未來發(fā)展空間巨大。然而，目前石墨烯發(fā)展尚存在許多瓶頸，要實現(xiàn)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化還需要各方繼續(xù)發(fā)力。

    從目前已知技術進展看，石墨烯有望提升超級電容器能量密度10倍以上，將大大改變目前超級電容器性能上的不足。因為看到了石墨烯作為新材料的優(yōu)越性，世界各國都投入了大量的人力和財力推進其研發(fā)和生產(chǎn)。美國作為科技強國，自然不會錯過這一難得的機遇，包括IBM、英特爾、波音等國際大公司等，開始投入大量的科研力量進行石墨烯的研發(fā)。歐盟更是將石墨烯列為未來新興技術旗艦項目之一，計劃十年內(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，韓國預計2010年—2018年間，向石墨烯領域提供總額為2.5億美元資助，三星則在手機及芯片的石墨烯應用上，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，從事石墨烯的基礎研究以及應用開發(fā)。

    石墨烯超級電容器領域市場空間巨大

    電極材料是制作超級電容器的關鍵技術，其制作難度較高。超級電容器可以分為電極、電解質(zhì)、集流體和隔離物4大部分，其中電極是超級電容的關鍵部件，電極成本占到整個電容器材料成本的40%-50%，是技術難度最高的環(huán)節(jié)，因此電極材料制造能力是超級電容的核心能力。

    電極材料的性能要求，包括高比表面、高中孔率、高電導率、高堆積比重、高純度、高性價比6個方面。目前，雙電層型超級電容器的電極材料，主要包括活性碳電極材料、碳纖維電極材料、碳氣凝膠電極材料、碳納米管電極材料，但是，由于成本優(yōu)勢，目前超高比表面活性炭占了電極材料的很大部分。

    相對于活性炭，石墨烯材料具有多重優(yōu)勢，比如很高的比表面積和更加優(yōu)異的導電性，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構使之具有更為豐富的微觀結構，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)非常適合作為超級電容器的電極材料。

    目前，石墨烯電極材料較大的一個劣勢在于成本較高。未來，隨著石墨烯粉體生產(chǎn)實現(xiàn)規(guī)�；�、石墨烯粉體制造工藝及生產(chǎn)技術不斷升級，石墨烯電極成本會大幅度下降，石墨烯電極取代目前電容器碳電極將成為可能。

    近年來，在國家政策的推動下，我國超級電容器行業(yè)取得了較快發(fā)展，2015年行業(yè)市場規(guī)模突破40億元，同比增長40%�！笆�三五”期間，推動我國超級電容器行業(yè)發(fā)展的主要動力仍然在于政策，新能源汽車、風電、交通軌道、電力、軍工等超級電容應用領域，都是國家“十三五”期間政策重點扶持對象。

    中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心預測，未來五年國內(nèi)超級電容器行業(yè)仍將保持高景氣度，預計未來五年的年復合增長有望達到30%，至2020年超級電容器市場規(guī)模有望達到150億元，以45%的電極材料成本估算，2020年電極材料市場規(guī)模可達67.5億元。

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

    超級電容器領域石墨烯市場規(guī)模預測

    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。習近平總書記曾在兩年內(nèi)3次考察調(diào)研石墨烯，并在參觀英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究院時指出，“中國是石墨資源大國，也是石墨烯研究和應用開發(fā)最活躍的國家之一”。

    2014年9月，科技部863計劃納米材料專項提出，將石墨烯研發(fā)作為一個重點支持的內(nèi)容，石墨烯研發(fā)正式進入到國家支持層面；2015年出臺的《<中國制造2025>重點領域技術路線圖》則明確了未來十年我國石墨烯產(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。同年，國家發(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產(chǎn)業(yè)，并明確了2020年底石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標、發(fā)展重點和路線圖。

    與此同時，一些地方在石墨烯產(chǎn)業(yè)化應用方面也進行了大力開拓。北京在石墨烯領域已經(jīng)開展了一系列工作。其中北京市科委啟動了《石墨烯科技創(chuàng)新專項（2016-2025）》，力爭在石墨烯材料制備及應用等領域取得重大突破，搶占全球石墨烯科技制高點。此外，北京還在積極籌建北京石墨烯研究院。中關村豐臺科技園正在建設石墨烯產(chǎn)業(yè)園。江蘇常州和山東青島是石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早的兩個城市，已成為兩個國家級的石墨烯產(chǎn)業(yè)化基地。例如，青島高新區(qū)建設了國內(nèi)首個國際石墨烯創(chuàng)新中心和北方地區(qū)惟一的國家級石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范基地，吸引了包括中央“千人計劃”專家、“長江學者”和山東省“泰山學者”在內(nèi)的我國石墨烯產(chǎn)業(yè)頂級人才紛紛前來落戶，引進石墨烯及先進碳材料項目50個。目前，青島市已形成了以青島高新區(qū)、平度市、萊西市為代表的一批石墨烯產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，形成了“區(qū)域合作、地區(qū)聯(lián)動、協(xié)同發(fā)展”的良好態(tài)勢，以石墨烯為引領的先進碳材料特色產(chǎn)業(yè)集群初步顯現(xiàn)。此外，浙江寧波、廣東深圳等城市的起步也較早。目前，石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正在從沿海向內(nèi)陸進行蔓延，四川、內(nèi)蒙古、廣西、寧夏等省區(qū)也在大力發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)。

    隨著政策支持力度不斷加大，我國石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也取得了令人矚目的成績。截至2015年，我國石墨烯專利技術申請量約占全球石墨烯專利技術總量的1/3，并且相繼推出了高品質(zhì)石墨烯制備、石墨烯基鋰電池、石墨烯柔性顯示屏、石墨烯防腐涂料等相關產(chǎn)品。

    石墨烯發(fā)展仍存在瓶頸

    在我國，石墨烯產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展迅速，眾多石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺不斷涌現(xiàn)，帶動產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大。然而，石墨烯發(fā)展存在許多瓶頸�！皣鴥�(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展還比較粗放，雷聲大雨點小，許多公司都號稱有了引領時代的產(chǎn)品，但實際上目前根本還不能投入市場�！笨萍疾堪l(fā)展戰(zhàn)略研究院產(chǎn)業(yè)科技研究所副所長陳志提到，中國石墨烯發(fā)展的瓶頸主要集中在高質(zhì)量石墨烯實現(xiàn)低成本制備、下游應用領域的開拓、石墨烯產(chǎn)業(yè)標準認證，以及應用石墨烯材料特性的電子器件研發(fā)等。“未來石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，亟須加強產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，使石墨烯材料研發(fā)制備環(huán)節(jié)與下游應用需求緊密結合。”陳志說。

    粗放經(jīng)營導致大量石墨資源浪費

    石墨烯被人們逐漸了解，是從2010年才開始的。隨后數(shù)年，石墨烯制備技術研發(fā)不斷升溫。據(jù)統(tǒng)計，華麗家族、德爾未來、東北證券、中國寶安、中泰化學等上市企業(yè)，已經(jīng)通過收購、入股等形式進軍石墨烯領域。

    國家將石墨烯作為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，給了業(yè)內(nèi)更多的期望�！吨袊�制造2025年》明確提出，我國石墨烯產(chǎn)業(yè)到2020年將形成百億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，2025年將達到千億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

    然而，與上游研發(fā)熱、資本追逐熱等形成鮮明對比的是，其下游規(guī)�；瘧�用卻頻頻遇冷。

    中國國際石墨烯資源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長趙猛日前表示：“石墨烯的投資像當年的造船、光伏，顯得過熱。”趙猛指出，在石墨烯的研究方面，當前我國有石墨烯相關企業(yè)、研究機構500多家，但主要作為添加劑使用，對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行修補，而歐美的研究則主要集中在光電器件、傳感器、醫(yī)藥、環(huán)保材料等高端領域。

    在今年舉辦的中加石墨烯產(chǎn)業(yè)及應用研討會上，中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會石墨專委會副秘書長劉榮華則感嘆道：“近期，我們對石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈進行了調(diào)研。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國部分石墨烯企業(yè)仍受制于制備工藝不成熟、成本高、不穩(wěn)定性等因素，從而導致其商業(yè)化應用推廣進程緩慢。”

    業(yè)內(nèi)人士指出，我國有近千家石墨企業(yè)，由于各種原因，這些企業(yè)濫采亂掘、采富棄貧、粗放經(jīng)營、管理水平低導致大量石墨資源浪費�？萍疾坑嘘P人士透露：“如果按照目前的開采方式和速度，最多20年，國內(nèi)已探明的石墨資源將消耗殆盡，屆時中國將從國外高價進口石墨，由石墨大國變成石墨貧國。”

    同時，石墨烯也面臨制備成本高、產(chǎn)能低的瓶頸。在人們的普遍認識中，石墨烯是實驗室材料，昂貴的售價阻礙了它的普及。據(jù)了解，單層石墨烯1克售價曾達到上1000元。寧波墨西科技相關負責人曾表示，可以將石墨烯價格從1000元/克降到1元/克，但實際依然是理論數(shù)據(jù)。陳志認為：“當一種石墨烯材料具備了好的特性，是否具有較高的導電、導熱的特性，是否單片剝離，并且有幾層的，都決定了此石墨烯產(chǎn)品是否是高品質(zhì)的材料，價格也會有不同。目前來看，我國的技術研發(fā)并沒有帶來價格上的突破與優(yōu)勢�！�

    產(chǎn)業(yè)化還需加力

    “目前資本市場將石墨烯捧成了‘上帝材料’，上市公司大都是處于虧損狀態(tài)，石墨烯市場虛火過旺�！惫ば挪抠惖涎芯吭涸�材料工業(yè)研究所所長肖勁松認為。

    9月18日，中國國際石墨烯資源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟召開的研討會上，諾貝爾獎獲得者、曼徹斯特大學教授安德烈˙海姆指出，“由于制備和應用技術制約，石墨烯目前還不能大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，但石墨烯產(chǎn)業(yè)化前景可期�！睋�(jù)中國石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的預計，目前全球石墨烯年產(chǎn)能達到百噸級，未來（5~10）年將達到千噸級。中國將在全球石墨烯產(chǎn)業(yè)中起到主導和核心作用。

    “絕大部分成果還是處于實驗室階段，離投入產(chǎn)業(yè)還很遠�！标愔菊f，按照硅材料產(chǎn)業(yè)的成熟周期為20年推斷，石墨烯產(chǎn)業(yè)化成熟至少還需要（5~10）年，接下來，如何破局是關鍵。破局正迎來曙光。9月6日，中國首個石墨烯量產(chǎn)化基地在廈門投產(chǎn)，預計到2020年產(chǎn)能將達到5000噸，旨在全面改善石墨烯高價位低產(chǎn)能的狀況。“未來3年，我們將增加投資1億元，將研究所建設成為國家級石墨烯科研實驗室，進行產(chǎn)業(yè)化應用的深入研究，打造全球石墨烯應用科研高地�！痹摦a(chǎn)業(yè)基地投資商恒力盛泰執(zhí)行董事長陳木成說。

    2015年底，國家發(fā)展改革委、工信部、科技部3部門發(fā)布了《關于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》(以下簡稱《意見》)。《意見》提出，到2018年，石墨烯材料制備、應用開發(fā)、終端應用等關鍵環(huán)節(jié)良性互動的產(chǎn)業(yè)體系基本建立，產(chǎn)品標準和技術規(guī)范基本完善，到2020年，形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系，形成若干家具有核心競爭力的石墨烯企業(yè)，建成以石墨烯為特色的新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地。

    對此，陳志建議，從國家層面加大政策扶持力度，形成整個行業(yè)的差異化競爭。“避免不同區(qū)域省市的低水平重復建設；對地方政府來講，要引導石墨烯應用與當?shù)禺a(chǎn)業(yè)規(guī)劃相結合，形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游集聚效應，不斷拓寬產(chǎn)業(yè)應用面，完善產(chǎn)業(yè)園區(qū)的創(chuàng)新機制和創(chuàng)業(yè)服務；石墨烯創(chuàng)新企業(yè)要著力突破石墨烯材料的高質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)，構建示范應用的新領域新通道�！�<