國內(nèi)政策助力：開啟石墨烯商業(yè)化大幕

石墨烯因其在電學、力學、導熱散熱、光學、高比表面積等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，使其在電子信息、儲能、節(jié)能環(huán)保、特種航天等領(lǐng)域擁有巨大的應用潛能，成為近年來的研發(fā)熱點之一。

隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國家政策以市場為導向，逐步進行調(diào)整，多部門合力推進，發(fā)布了一系列相關(guān)政策進行系統(tǒng)布局。據(jù)CGIAResearch統(tǒng)計，2012年至2017年間，國家層面相關(guān)政策數(shù)量達20余條，地方層面相關(guān)政策數(shù)量達140余條。

歷年石墨烯相關(guān)政策數(shù)量

數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)絡

在產(chǎn)業(yè)化推進方面，近幾年來，國內(nèi)已經(jīng)有很多市場化的石墨烯產(chǎn)品問世，其中應用于鋰電領(lǐng)域的石墨烯導電漿料生產(chǎn)企業(yè)有：東莞鴻納、青島昊鑫、華高等，石墨烯行業(yè)實現(xiàn)了從“講故事”到“賣產(chǎn)品”這一質(zhì)變的跨越。

技術(shù)專利支持：國內(nèi)石墨烯專利主要集中在鋰離子電池領(lǐng)域

數(shù)據(jù)來源：前瞻經(jīng)濟學人

近年來，中國在石墨烯應用技術(shù)方面的研究持續(xù)增長，主要集中在儲能、電子器件、水處理、氣體處理、化工、醫(yī)療、檢測、特種航天等。化工、儲能和電子器件領(lǐng)域的石墨烯相關(guān)專利申請數(shù)量占比位居前三，三者合計占比接近90%，成為國內(nèi)石墨烯應用的主要領(lǐng)域。

中國石墨烯儲能應用技術(shù)專利細分領(lǐng)域TOP10（單位：個）

石墨烯專利在儲能領(lǐng)域中主要集中在鋰離子電池領(lǐng)域，鋰離子電池相關(guān)的專利數(shù)為3077個，占據(jù)市場份額的40%以上。鋰離子電池領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)較多的原因在于，石墨烯具有優(yōu)良的導電性、能夠緩解電極材料的體積膨脹等，從而大幅提高動力電池的性能，因此石墨烯在鋰離子電池的正極、負極、集流體、隔膜、導電添加劑等方面應用較廣，未來市場前景尤為廣闊。

其次，超級電容方面的專利數(shù)也較多，為1331個，占比為17.5%。

鋰電市場向好：中國鋰電池行業(yè)市場前景向好

我國是鋰離子電池最主要的生產(chǎn)國之一。2014年，我國鋰離子電池產(chǎn)量達52.87億只，占全球總產(chǎn)量的71.2%，已連續(xù)10年位居全球首位。截止至2018年底，我國鋰離子電池產(chǎn)量達到139.87億只，比2014年增長了一倍多。伴隨鋰電池生產(chǎn)廠家在技術(shù)上的革新，性能和安全性的提升，人們對鋰電池的需求仍會不斷增長，預計到2024年，我國鋰電池行業(yè)市場規(guī)模將超過1500億元。

2016-2024年我國鋰離子電池行業(yè)市場規(guī)模統(tǒng)計情況及預測

數(shù)據(jù)來源：前瞻經(jīng)濟學人

機遇與困難并存：石墨烯在鋰電池領(lǐng)域應用仍存不足

目前石墨烯在鋰電池中的添加形式主要有導電添加劑、電極復合材料及直接作為負極材料三種形式。其中，石墨烯導電添加劑的導電、放電性能遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)導電劑，其在制備過程中不涉及復雜的合成過程，因此可控性較強，難度較低，成功率較高，目前石墨烯導電劑研發(fā)技術(shù)已經(jīng)相對成熟。

據(jù)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，2017年石墨烯導電劑價格為230美元/千克，與碳納米管導電劑價格大致相同，預計到2020年石墨烯導電劑價格將降至113美元/千克，而碳納米管價格將維持在200美元/千克的水平，石墨烯導電劑的價格優(yōu)勢將逐步顯現(xiàn)。

■石墨烯在鋰離子電池領(lǐng)域應用仍存一些問題：

1石墨烯制備過程中片層容易堆積，降低了理論容量。

2首次循環(huán)庫倫效率較低，大量鋰離子嵌入后無法脫出，降低電解質(zhì)和正極材料的活性。

3鋰離子的重復嵌脫使得石墨烯片層結(jié)構(gòu)更加致密，鋰離子嵌脫難度加大而使得循環(huán)容量降低。

4石墨烯振實密度較低，降低電池的功率密度。

為了能夠滿足在實際運用中對電池的循環(huán)壽命、快速大電流充放電、高比容量等需求，仍需要加強以下幾個方面的研究:

為材料的商品化大規(guī)模生產(chǎn)應用，需注重石墨烯的制備工藝的低成本化，設(shè)計大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的制備工藝；

提高石墨烯及其復合電極材料的高倍率性能和循環(huán)壽命，使其能滿足實際應用需求。

深入研究石墨烯的儲鋰機理及其復合材料中的微觀形貌與電化學性能之間的關(guān)系，深入研究石墨烯的尺寸結(jié)構(gòu)缺陷以及孔徑等對電化學性能的影響。