目前，新材料 “十三五”規(guī)劃編制已經(jīng)基本結(jié)束。公開信息顯示，其中前沿新材料領(lǐng)域，將重點(diǎn)發(fā) 展石墨烯、3D打印、超導(dǎo)、智能仿生等4大類14個(gè)分類材料，并形成一批潛在市場(chǎng)，規(guī)模在百億至千億級(jí)別的細(xì)分產(chǎn)業(yè)。新材料“十三五”規(guī)劃將催生萬億級(jí)別的大市場(chǎng)，石墨烯作為性能優(yōu)異的前沿材料，其產(chǎn)業(yè)化將迎來跨越式發(fā)展的歷史機(jī)遇。

全球石墨烯專利最為集中的前五個(gè)領(lǐng)域分別為鋰電子電池、生化傳感器、超級(jí)電容器、催化劑及導(dǎo)電復(fù)合材料。 在鋰電子電池應(yīng)用方面的專利數(shù)最多，為646件，占所有領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)的12.7%?？梢娛┑膽?yīng)用研究在鋰電池領(lǐng)域最為成熟，在產(chǎn)業(yè)化推廣上的技術(shù)難度最低。

根據(jù)石墨烯在電子領(lǐng)域的下游需求情況、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及產(chǎn)業(yè)主要障礙分析可得出石墨烯首先會(huì)在鋰電池電極添加劑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。由于石墨的鋰電池電極添加劑的研發(fā)技術(shù)較為成熟，且量產(chǎn)難度主要在于復(fù)合材料中石墨烯分布的均勻性，在合成控制及成本方面具有優(yōu)勢(shì)，因而相比其他電子領(lǐng)域，其產(chǎn)業(yè)化時(shí)間更早。其次為為導(dǎo)熱 膜及觸摸屏，由于研發(fā)技術(shù)較為成熟，產(chǎn)業(yè)化預(yù)期比柔性導(dǎo)電膜及超級(jí)電容提前1-2年。

從產(chǎn)業(yè)鏈上看，鱗片石墨礦經(jīng)過初加工及深加工后制成石墨烯制品。石墨烯在鋰電池中的添加形式主要有導(dǎo)電添加劑、電極復(fù)合材料及直接作為負(fù)極材料三種形式。添加石墨烯后的鋰電池則在主要運(yùn)用與智能手機(jī)、筆記本電腦、移動(dòng)電源及可穿戴設(shè)備、電動(dòng)交通工具及工業(yè)儲(chǔ)能等下游領(lǐng)域。

全球動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，2012年動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)規(guī)模約為300億元，預(yù)計(jì)每年保持約30%的 平均增長(zhǎng)率，至2020年全球動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到2100億元，為2012年的7倍。 與此同時(shí)，各國(guó)動(dòng)力鋰電池廠家紛紛擴(kuò)增產(chǎn)能，以中國(guó)為例，2017年國(guó)內(nèi)預(yù)計(jì)擴(kuò)增 產(chǎn)能約為15.2Gwh，而15年國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池總產(chǎn)能為18.97Gwh，產(chǎn)能擴(kuò)張將近80%。

全球便攜式鋰電池市場(chǎng)規(guī)模自2012年以來逐 年增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來在2020年以前保持每年約10%的平均增長(zhǎng)率。其中鋰電池在手機(jī)、 平板電腦及筆記本方面的需求量將保持8%的年平均增長(zhǎng)率，預(yù)計(jì)2017年便攜式鋰電 池在手機(jī)、平板電腦及筆記本方面的需求量達(dá)到45，000MWh。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)石墨烯初具規(guī)模的廠家主要青島昊鑫、東莞鴻納新材料、北京墨烯、德陽烯碳、濟(jì)寧利特和第六元素，隨著國(guó)內(nèi)鋰電池下游產(chǎn)能的擴(kuò)張，以及生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，廠家的研發(fā)動(dòng)力十足，發(fā)展前景可期。

石墨烯導(dǎo)電劑按照溶劑類型，可分為水漿料、NMP漿料、粉末類導(dǎo)電劑。在水 漿料和NMP漿料型導(dǎo)電劑中，石墨烯含量一般為5.0±0.1wt%，分散劑含量為0-0.5 wt%。粉末類石墨烯導(dǎo)電劑，需要添加水或NMP及分散劑，配制成水漿料及NMP漿，料型導(dǎo)電劑后才可添加于鋰電池正負(fù)電極中。

石墨烯相比傳統(tǒng)導(dǎo)電 劑，其接觸方式主要為“面對(duì)點(diǎn)”，由于其極薄的顆粒尺寸及晶相內(nèi)自由移動(dòng)的電子 使得石墨烯的粉體導(dǎo)電率達(dá)到1000S/cm，為導(dǎo)電碳黑的100倍。在導(dǎo)電添加劑用量 為1-6wt%的范圍內(nèi)，石墨烯導(dǎo)電劑的電阻率均僅為同濃度的導(dǎo)電碳黑1/40-60，僅 為同濃度碳納米管1/10左右。關(guān)于放電性能上，在10C、電池容量為0-133mAhog-1時(shí)，石墨烯的放電電壓明顯高于導(dǎo)電碳黑，由此可知，石墨烯的電學(xué)性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)導(dǎo)電劑。

當(dāng)前制備石墨烯的方法主要有微機(jī)械玻璃法、氣相沉積法、外延生長(zhǎng)法及氧化石墨還原法。決定量產(chǎn)的關(guān)鍵因素是產(chǎn)品的尺寸，其次是制造成本與產(chǎn)品質(zhì)量。氧化石墨還原法及氣相沉積法均可制得大尺寸的石墨烯，前者雖然易導(dǎo)致石墨烯分子結(jié)構(gòu)破壞但具有成本優(yōu)勢(shì)，后者盡管成本較高但具有質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。石墨烯制備方法的成熟為產(chǎn)業(yè)化提供了前提條 件，我國(guó)政府也在《中國(guó)制造2025》中明確提出要在2020年實(shí)現(xiàn)石墨烯原材料規(guī)模化生產(chǎn)。預(yù)計(jì)在政府的支持及生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)下，石墨烯原材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將加速，而石墨烯導(dǎo)電劑在充足的石墨烯原材料供應(yīng)的條件下，將會(huì)迅速在下游市場(chǎng)中得到大規(guī)模推廣。

根據(jù)Graphenea統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前CVD法，生產(chǎn)單層石墨烯的成本約為7歐元/平方厘米，未來幾年內(nèi)隨著石墨烯生產(chǎn)工藝的成熟，生產(chǎn)成本將進(jìn)一步降低。預(yù)計(jì)2020年，CVD法生產(chǎn)單層石墨的成本將降至0.07 歐元/平方厘米。石墨烯生產(chǎn)價(jià)格的大幅降低，將使石墨烯導(dǎo)電劑突破成本瓶頸，從而以更加合理價(jià)格占領(lǐng)下游市場(chǎng)。

根據(jù)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2015 年石墨烯導(dǎo)電劑的價(jià)格為 230 美元/千 克，與碳納米管導(dǎo)電劑價(jià)格大致相同。但是，石墨烯導(dǎo)電劑價(jià)格下降的幅度將遠(yuǎn)超 于碳納米管導(dǎo)電劑價(jià)格的下降幅度，預(yù)計(jì)到2020年，石墨烯導(dǎo)電劑價(jià)格將降至113美元/千克，碳納米管價(jià)格依然維持在200美元/千克的水平，石墨烯導(dǎo)電劑的價(jià)格優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯。

石墨烯復(fù)合電極材料主要可分為正極復(fù)合材料及負(fù)極復(fù)合材料，相比純電極材料，能夠大幅改善電極循環(huán)性能，減少傳荷電阻，使電極導(dǎo)電性明顯改善。

國(guó)內(nèi)當(dāng)前石墨烯復(fù)合電極相關(guān)專利約有124項(xiàng)，其中2014年公開專利51項(xiàng)，專利數(shù)為歷年最多。其中涉及鋰電池的石墨烯電極復(fù)合材料約為14項(xiàng)，以負(fù)極運(yùn)用為主。專利申請(qǐng)人中企業(yè)僅占35%，可見鋰電池石墨烯復(fù)合材料的研發(fā)主體依然為科研機(jī)構(gòu)，然而亦有多家企業(yè)投入研究。由于石墨烯在鋰電池復(fù)合電極材料中研發(fā)技術(shù)相對(duì)較成熟，考慮到合成工藝控制因素，預(yù)計(jì)產(chǎn)業(yè)化時(shí)間將比石墨烯導(dǎo)電劑晚1-2年。

綜合來看，石墨烯的市場(chǎng)前景還是比較廣闊，更重要的是技術(shù)專利科研方面的投入，以及國(guó)家政策與市場(chǎng)的結(jié)合。