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石墨烯產業革命尚未成功 技術應用較浮夸

作者: 2016年08月08日 來源:化工儀器在線 瀏覽量:
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石墨烯行業一直處于風口浪尖,由于石墨烯的產能規模較大,市場需求也相對較大,石墨烯也成為了投資者的熱門投資項目。就目前的情況來看,石墨烯的市場不成熟,技術的應用也不成熟,石墨烯行業的表現大多是浮夸的。

    石墨烯行業一直處于風口浪尖,由于石墨烯的產能規模較大,市場需求也相對較大,石墨烯也成為了投資者的熱門投資項目。就目前的情況來看,石墨烯的市場不成熟,技術的應用也不成熟,石墨烯行業的表現大多是浮夸的。
  
 自2004年康斯坦丁博士通過膠帶從石墨上分離出石墨烯以來,關于石墨烯的話題就在不斷升溫。近年來,鋪天蓋地的報道將石墨烯推向了風口浪尖。一時間,石墨烯幾乎成為了前沿科技的代名詞。而在資本市場,石墨烯也成為了投資者最愛聽的故事,時常攪動A股市場。事實上,這些故事大多名不副實。
  
 市場上有關石墨烯的消息從來沒有清淡過,一點風吹草動都能引來A股市場的風起云涌。然而,材料的革命并非一朝一夕可以完成,即使石墨烯的論文、產品陸續出現,石墨烯行業發展不時呈現進步跡象,但石墨烯產品要真正走進人們的生活與工作還有很長的道路要走。總體來說,中國的石墨烯行業仍表現得有些浮夸。
 
 產能規模大
  
 6月29日,中國石墨烯產業聯盟在上海發布報告稱,目前,全球石墨烯年產能已達到百噸級。該聯盟預計,未來5到10年,石墨烯年產能將達到千噸級;到2020年,石墨烯產業化規模將取得顯著突破。
  
 僅在目前,國內上市公司已經披露的產能以及計劃投入的產能已足夠大。
  
 為此,媒體簡單篩選了上市公司的公開披露信息及公開發言,基本情況如下。

 第一,最純正的石墨烯公司之一,在新三板掛牌的第六元素(831190),其2015年年報表示,已掌握石墨烯粉體宏量制備技術,已建成完全自主知識產權的年產10噸石墨烯粉體的生產線。實際上,此前公司曾宣布擁有年產100噸石墨烯的產能。
  
 第二,寶泰隆(601011)2015年宣布擬用1.8億元投建年產100噸的石墨烯項目。
  
 第三,華麗家族(600503)擬收購的寧波墨西公告顯示,一期年產300噸石墨烯微片生產線已于2013年底建成投產,二期建成后,石墨烯微片產能將達到1000噸;重慶墨希年產100萬平方米的石墨烯薄膜生產線,目前已投入生產,石墨烯粉體的產能暫時沒有披露。
  
 第四,中泰化學(002092)投資的新三板公司凱納股份2015年底公告說,公司目前的石墨烯生產線可以實現年產噸級以上石墨烯產品。同時,為了進一步加快石墨烯產業化進程,公司正在分期建設年產2200噸和2.1萬噸的石墨烯產品建設項目。
 
 第五,東旭光電(000413)收購的碳源匯谷,兩年前就完成了年產3噸高品質石墨烯和年產1噸石墨烯包覆正負極材料的中試產線建設,具備一定的產能規模。目前,東旭光電正在進行300噸石墨烯基鋰離子電池正負極材料生產線和鋰離子電池產線建設。
  
 第六,龍力生物(002604)近日宣布,其參股的山東龍聚新材料科技有限公司,擬建成年產5噸生物基石墨烯中試生產線,未來將建設年產300噸的生產線。
  
 除此之外,還有新三板的圣泉集團、二維碳素、兆鋆新材、青島華高墨烯等,以及若干家擬開展石墨烯相關研究的上市公司。
  
 除了上市公司公告的動輒以百噸計算的石墨烯產能外,我們還可以發現上市公司介紹的包括纖維添加劑、電池、涂料、油墨、散熱材料、傳感材料等的研究與應用。
  
 應用成問題
  
 一方面,有市場供應,另一方面有產品應用,可是唯獨不見石墨烯出貨量的增加,也不見規模化的產品上市。目前我們可以看到的最大的石墨烯應用,僅是第六元素與道森合作成立的子公司江蘇道蓬,在南通如東建設的5萬噸石墨烯防腐涂料生產基地。但據介紹,這些涂料產品所應用的石墨烯也非常有限。
  
 那么,現在國內這些制備企業生產的石墨烯將要用在哪里呢?
  
 需要說明的是,石墨烯是一種特殊材料,但不是標準的材料。從物理結構上講,層數不同性能也就不同。中國石墨烯聯盟根據物理結構把單層、多層、3至10層的材料歸為石墨烯;幾十層或者上百層的,則歸為石墨烯納米微片。此外,還有一種產品為氧化石墨烯。但在A股市場,這些被統統歸結為石墨烯。不同產品實際上具備不同的性能,如果一家公司可以生產出廣義的石墨烯,但沒有相應的產品需求與之匹配,則其石墨烯的產能可能就完全沒有意義。A股上市公司在石墨烯產能的宣傳上,往往省略其究竟是生產什么標準的石墨烯,未來應用在什么領域等信息。
  
 第六元素最早實現石墨烯的產業化生產,并且是第一家以石墨烯為主要業務的公司。然而,石墨烯應用仍是公司最焦慮的事情。為此,該公司已與多家企業展開相關領域共同研發,希望基于共同研發的成果,生產出匹配產品的石墨烯材料。
  
 行業革命性變化不容易
  
 石墨烯應用也并非沒有進展,相關產品事實上也是偶有發布的。比如說,在今年6月底的2016年GSMA世界移動大會上,來自世界各地的石墨烯成果得到了部分展示。
  
 《國際金融報》記者看到,把石墨烯印制在T恤衫上可以監測人體的各項指標;把石墨烯印制在普通紙板上并通過與設備連接,可以彈奏出美妙的音樂等。不過,這些都只是石墨烯應用層面的宣傳,產品的技術層次較低。
  
 人們對石墨烯最大的期待是在鋰電池領域。鋰離子電池通常是采用碳素材料作為負極,以含鋰的化合物作為正極,在電池充電的過程中,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經過電解液運動到負極,同時嵌入負極的碳層微孔中。嵌入的鋰離子越多,充電的容量就越高。
  
 學界普遍認為,石墨烯作為一種補充改性材料,對減少鋰電池充放電時間,提高鋰電池的能量密度等具有不可替代的作用。將石墨烯應用于鋰離子電池,可以解決傳統鋰電池能量密度和功率密度等難以兼得的問題,可以作為石墨烯的復合負極材料、鋰電池正極材料的導電添加劑和石墨烯功能涂層鋁箔,全方位提升鋰電池品質。現在石墨烯鋰電池幾乎是所有石墨烯研究機構的研究方向。
 
 人們只是希望把石墨烯應用在電池方面會有突出效果,但“真正的石墨烯鋰電池是什么樣子”,并沒有單位和個人對此有過定義,甚至沒有人對此做出過完美的想象。因此,現在針對墨烯電池和偽石墨烯電池的爭論,其實也沒有太大意義。
  
 中國石墨烯聯盟搜集的世界石墨烯行業發展論文以及實驗室成果顯示,石墨烯應用在負極材料上,可以提高鋰電池理論比容量和倍率性能。石墨烯還可應用在正極材料上,因為石墨烯二維高比表面積的特殊結構以及優異的電子傳輸能力,可以有效改善正極材料的導電性能,提高鋰離子的擴散傳輸能力。石墨烯在正極材料中的應用主要是與其他的陽極材料復合,以進一步提高其性能。石墨烯基導電添加劑原理也是其二維高比表面積的特殊結構所帶來的優異電子傳輸能力所致。
  
 就現在的科學界研究來看,石墨烯可以應用在鋰電池的各個方面。同時,任何研究方向上的一點進步,都有望給鋰電池的性能帶來積極變化。
 
 但事實上,科研人員遇到的問題也很多。主要表現在:第一,石墨烯制備過程中片層容易堆積,降低理論容量;第二,首次循環庫倫效率較低,大量鋰離子嵌入后無法脫出,會降低電解質和正極材料的活性;第三,大量鋰離子重復嵌脫使得石墨烯片層結構更加致密,鋰離子嵌脫難度加大,從而使循環容量降低;第四,石墨烯振實密度降低,減弱了電池的功率密度。
  
 此外,在現在的制備工藝水平下,石墨烯價格依然昂貴。因此可以說,石墨烯在鋰電池領域的進步是一個又一個問題的改善和解決,石墨烯對鋰電池的改性也必然是循序漸進的。所謂的行業革命性變化,并不是說說那么容易。
  
 “石墨烯牛皮”攪動A股市場
  
 浮夸不只是中國特色,但更多時候國內投資者喜歡聽“吹牛皮”,而且愿意去為之傳播。比如說,一則“西班牙某公司研究的石墨烯電池,充電10分鐘可跑1000公里”的新聞反復出現在網絡上,A股市場也因此幾次刮起過“石墨烯概念”旋風。
  
 不久前,曼徹斯特大學教授安德烈·海姆來中國時,就有一些國內學者向他請教此事。這位曾因石墨烯而獲得諾貝爾獎的英國人回答說,“沒有聽說過”。
 
 他表示,需要上網搜一下才能了解更多情況。事實上,攪動A股股價的國外石墨烯技術,“名不副實”的還有許多。
  
 石墨烯制備水平和規模浮夸,石墨烯技術應用浮夸,很容易影響到行業的發展。把石墨烯技術列為“十三五”規劃以及重大專項,是行業內一直非常在意的事情,這些提議也一度遭到強烈反對。主要原因在于,石墨烯行業包括科研院所及企業,已經從資本市場獲取了過多的資金支持,甚至可以說是“過剩的”。因此,石墨烯被認為已不再需要國家的重點扶持。這種反對意見從某些上市公司股價的“過分表現”來看確實有一定道理。
  
 

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標簽:石墨烯

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