当石墨烯遇上锂离子电池

石墨烯是一种由碳原子排列构成的单层二维蜂窝状晶格结构的新型纳米材料,也是其他维度石墨材料(如富勒烯、碳纳米管、石墨、金刚石)的基本构建模块。石墨烯具有优良的电子传导性能、导热性能及较高的比表面积,在新能源、化工、电子信息、生物医药等领域拥有巨大应用前景。

重要国家都将石墨烯技术研发及应用实现作为长期战略给予重点关注。石墨烯研发热度不断上升,有助于加速其产业化进程。《我国制造2025重点领域技术路线图》进一步明确了未来十年我国石墨烯产业的发展路径,总体目标是2020年形成百亿产业规模,2025年整体产业规模突破千亿。重点发展领域包括:石墨烯基电极材料在电动汽车领域应用,石墨烯基防腐材料在海洋工程领域应用,石墨烯薄膜在柔性电子领域应用,石墨烯基散热材料在光电领域应用,以及石墨烯材料的规模化制备技术。

我们认为石墨烯产品将最先在锂离子电池领域迸发产业曙光。石墨烯导电剂的使用可以同时解决能量密度低和电子导电率低的问题。石墨烯微片作为导电性极佳的超薄二维碳材料,可以与锂离子电池电极活性材料颗粒形成二维导电接触,有效形成三维导电网络,从而显著提高电极导电能力,在取代传统乙炔黑导电剂方面有较大市场潜力。按照2014年国内动力锂电池正极材料出货量17172万吨,年复合增速40%估算,2018年国内石墨烯导电剂浆料市场空间接近50亿元。

石墨烯柔性应用期待产业协同。石墨烯用于制作柔性材料,是替代ITO作为新型透明导电膜的理想材料,在液晶显示屏和可穿戴设备市场以及散热材料中具有广泛的应用前景。IHS预计到2018可穿戴设市场空间有望达到300亿美元(乐观估计有望接近500亿美元);可穿戴设备出货量将达到2.1亿台。以石墨烯为代表的柔性材料应用将显著提高可穿戴设备人体适配度,供应用户更优越的使用体验。石墨烯柔性屏在技术上已经获得突破,其在柔性电子材料领域应用有待于产业协同。

我们看好石墨烯锂电领域产业化应用,估算2018年国内石墨烯导电剂浆料市场空间接近50亿元。随着新能源汽车市场的快速发展,石墨烯导电剂在替代传统导电剂领域尚有广阔的市场空间。石墨烯薄膜在液晶显示屏和可穿戴设备市场以及散热材料中具有广泛的应用前景,将在柔性电子时代大显身手。