石墨烯(Graphene)自2004年被發現以來，在短短數年間已經成為物理、化學、材料科學等領域研究中倍受矚目的“明星材料”。2014年，石墨烯產業新聞不斷，第一輪商業應用已經公布的消息一石激起千層浪，業界見證了大量的投資和收購活動。近幾年這些石墨烯公司和科研機構對石墨烯電池技術盡管進行了多項研究和實驗，看起來非常有前途，但仍然需要一段時間才能大規模并以合理的速度生產，當今市場仍以研究興趣占主導，主要方向是儲能和復合材料，更多的企業會通過中間產品獲益，避免終端用戶不確定性帶來的風險損失。指望石墨烯大幅提供動力電池能量密度，解決電動汽車的“里程焦慮”還不現實。

研究與投資熱度不減

電動汽車和可再生能源被譽為應對氣候變化的最佳解決方案，需要更便宜、更好的電池實現廣泛使用。小到實驗室、初創公司，大到通用電氣(GE)、IBM、豐田等大型企業都在進行提高鋰離子電池性能的研發，但挑戰十分巨大。石墨烯則是目前發現的最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種新型納米材料。石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，能助力超級電容器、鋰離子電池的發展。資料顯示，加入石墨烯材料，同等體積的電容可擴充5倍以上的容量，而鋰電池電極中加入石墨烯可大幅度提高其導電性能。

石墨烯產業一直被期待能出現穩定和發散式的長期應用，但實際上鮮有“殺手級應用”，缺乏具有獨特價值和先發優勢的產品，因此，商業化進程依然像一個替代游戲。目前，主要應用僅限于儲能、復合材料、功能性油墨、電子、石墨等，石墨烯的價值定位、競爭格局、技術標準和未來可能出現的制造技術在各個細分市場都有不同，導致市場割裂，供應商也一直在尋求階段化的市場策略，但市場多元子集過于細微分散，這勢必拖垮長期價格。值得注意的是，與石墨烯競爭的碳納米管價格也因此承壓。

現在的商業投資者有更真實的期望，表現出對復合材料、儲能應用及中間產品的關注。商業化的研究并不容易或快速商品化，以許多納米材料或組件電池為例，前期投入過于昂貴以至于難以盡快推出有利可圖的應用。美國馬里蘭大學和伊利諾伊大學的研究人員稱，“開發這種電池在目前是一個顯著的挑戰，問題很多，油價和天然氣價格的下跌也抑制了對電動汽車和可再生能源的需求。與其競爭存在很大風險和困難。”

萊斯大學材料科學和納米工程學教授JamesTour表示，他的研究團隊創建了系列科研項目，包括碳納米管和石墨烯，可以顯著提高能量存儲效率。總部位于德克薩斯州的Xidex公司和以色列Graphite石墨公司，正在基于萊斯大學的這些科研技術研發產品，這些技術可以使智能手機在幾分鐘內讓電池完全充滿電，“距離商品化還有三年的路要走”，JamesTour說道。

近幾年，一些石墨烯公司和科研機構對石墨烯電池技術進行了多項研究和實驗。韓國光州科學技術院的研究人員正在對一項新型石墨烯電池技術進行研究，研究表明，這種新型電池可將電動汽車的充電時間縮短至16秒，而不影響能量密度。美國俄亥俄州Nanotek儀器公司的研究人員則利用鋰離子可在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出一種新型儲能設備，可以將充電時間從過去的數小時之久縮短到不到一分鐘。新儲能設備稱為石墨烯表面鋰離子交換電池，或簡稱為表面介導電池(SMCS)，它集中了鋰電池和超級電容的優點，同時兼具高功率密度和高能量儲存密度的特性。歐盟十多年來投入10億歐元致力于研究石墨烯和其它2D材料，韓國和英國政府過去兩年里分別投資至少4000萬美元和2400萬英鎊從事研究。投資界對石墨烯的投資熱度也很高。據IDTechEx統計，過去幾年中，私人石墨烯公司的投資約有6000萬美元。

上述石墨烯的研究看起來非常有前途，但仍然需要一段時間才能大規模并以合理的速度生產。

生產能力過剩

作為應用的第一步，目前石墨烯在工業上的應用主要在手機觸摸屏方面，即以替代現有的ITO靶材，而三星已于近期生產出相關樣品——使用石墨烯材料的手機可隨意彎曲、捶打，并具有更長的待機時間、更清晰的屏幕分辨率。全世界已公布的石墨烯產能估計為近500噸/年，市場中大約有超過20個“玩家”，盡管基數不大，但是在第一階段的需求期過后，產能已經處于過剩狀態。這顯然帶有盲目性，供應商承擔了風險，市場仍未做好準備吸收產能。

石墨烯產業在中國的發展處于上升勢頭，產能巨大，多個供應商均發布了能夠提供大量石墨烯納米片和CVD石墨烯的公告。中國企業已經申請了超過2000項與石墨烯相關的專利。與此同時，韓國三星集團對石墨烯也有強烈興趣，該集團是碳納米管領域的最大專利持有者，LG集團正在石墨烯行業利用自己的經驗，特別是碳納米管方面，創建本地供應鏈。

另一方面，石墨烯的產業投資也在繼續。總計約1.5億美元已經投向新的石墨烯公司，投資分布在至少20家公司。投資組合也是多種多樣，包括風險投資和不同行業的戰略投資，如鋼鐵制造(例如浦項制鐵)、石墨開采(如加拿大FocusGraphite)、消費電子(如三星)、化學和材料(如韓華和DSM)、石油和天然氣(如雷普索爾)。

石墨烯的潛質有多大

石墨烯經常被與碳納米管相比較，因為它們有很多相似的材料特性，兩者也常常被輿論炒作。

碳納米管被發現可作為很多領域的合格添加材料，諸如可靜電噴涂的塑料車體部件、可消散靜電電荷的塑料燃料管/系統和鋰離子電池。總體而言，預計中國、韓國、美國和歐洲的產能分別為2300-2600噸/年。

石墨烯產業可以從碳納米管借鑒良多。然而，碳納米管的持久挑戰是集束難以分散，早期的科學研究結果表明，石墨烯更容易分散，這是一個機會，也是區分與碳納米管的最大不同。

石墨烯能夠以薄膜形式生產(例如石墨烯CVD)，這針對一組獨立的市場，如透明導電薄膜，但是這個市場的競爭十分激烈，無論是現在的解決方案，還是性能更好的替代品。考慮到石墨烯的表現平平，IDTechEx預期，出了觸摸屏那一小塊市場，石墨烯目前很難在其他細分市場大有作為。

雖然現在明確說明還為時過早，初期的一些跡象表明，石墨烯可能造成的健康和安全風險比碳納米管低。科學研究方面還有堆積如山的工作要做，一旦被證實危害風險較低，石墨烯有望加速發展。此外，石墨烯似乎更善于把一系列功能同時宿于主材料，反過來也像一個微分器一樣能夠發展多功能，這也是和現有的石墨粉、炭黑等的區別。

2015年及后期市場展望

現在，由于質量參差不齊，供應商也不同，因此石墨烯在市場上的價格成本并不統一，不過總體而言，其平均價格將會下降。2015年，將會看到許多有利可圖的細分市場會采用石墨烯，在復合材料作為添加材料，以及(長期)能源存儲設備等，預計市場在原材料層面上，市場規模在2014年-2024年的十年間將從2000萬美元增長至3.9億美元。

對石墨烯來說，儲能是一個非常有吸引力的目標市場。超級電容器是一個高速增長的行業。IDTechEx預計這個市場在未來十年的復合年增長率是30%。比表面積(即單位質量物料所具有的總面積)高和早期的實驗室成果可以讓石墨烯創造價值，但是技術方面還存在一些障礙，阻止了表面完整利用和平面內的傳導保持。同時，活性炭仍然占據主導地位，其價格低至5美元/公斤。然而，石墨烯的關注度和研究工作不減，預計市場將在2019年之后快速增長。定位于鋰離子市場的幾個產品已推出，由于化學反應的多樣性和鋰離子電池的設計問題，性能基準仍難制定。

透明導電薄膜市場也是一個不斷增長的巨大市場。ITO薄膜將是一直是市場的主流解決方案，主流企業將在這一領域增加生產力。然而，市場也在改變，對超低薄膜電阻、機械強度和更低價格的需求，將引來新進入者。許多替代品逐漸出現，包括銀納米線、金屬絲網、PEDOT和碳納米管。石墨烯也可以作為透明導體，但其性能與ITO薄膜配合才能表現最好，除非生產技術有重大創新，否則不能夠受益于行業趨勢。

復合材料行業大而分散，需求很細很多。在這一領域，石墨烯可以作為添加材料提供價值。例如石墨烯納米片，提高導電性、導熱性、抗滲性、機械強度等。