石墨烯产业的应用前景广阔

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1、石墨烯产业应用前景广阔核心提示：由于石墨烯所具备的优异性能，未来在能源、电子材料、生物医学以及环境保护等诸多领域有着广阔的应用前景。由于石墨烯所具备的优异性能，未来在能源、电子材料、生物医学以及环境保护等诸多领域有着广阔的应用前景。能源领域作为锂电电池负极材料：大幅提升续航能力负极材料是锂离子电池的四大关键材料之一，约占整个电芯成本的15%。锂电池负极材料的主要种类有天然石墨，人造石墨，中间相炭微球及其他类型。石墨类负极材料仍然占据锂电负极材料的主流地位，但新型负极材料等的研发与应用也在迅速发展。石墨烯具备高理论比容量。石墨具备

2、电子电导率高、锂离子扩散系数大、层状结构、在嵌锂前后体积变化小、嵌锂容量高和嵌锂电位低等优点，但石墨的理论比容量只有372mAh/g，因此要实现锂离子电池高比能量化，单纯的石墨显然不能满足要求，必须研究开发高容量的负极材料。石墨烯大的比表面积及其良好的电学性能决定了其在锂离子电池领域的巨大潜力。由于石墨烯是由单层碳原子紧密排列构成，锂离子不仅可以存储在石墨烯片层的两侧，还可以在石墨烯片层的边缘和孔穴中存储，其理论比容量为740～780mAh/g，约为传统石墨材料的2倍多。石墨烯可大幅提升锂电池性能。用石墨烯作为锂离子电池负极材料

3、将极大提高电池储锂容量，进而提高能量密度。此外，用石墨烯作为锂离子电池负极材料时，锂离子在石墨烯材料中的扩散路径比较短，且电导率较高，可以很大程度提高其倍率性能。因此，石墨烯作为锂离子电池负极材料具有良好的应用前景。政策助推锂电池产业发展。国家十二五规划提出要大力发展新能源产业，对相关行业或企业给予政策支持和财政补贴。近两年，新能源汽车行业得到了迅速的发展。特斯拉进入中国引起了一番新能源汽车的热潮。同时，也极大刺激了对锂电池的需求，推动了负极材料市场的发展。负极材料市场规模保持高速增长。以2013年CCID数据为例，中国负极材料

4、总体出货量约3.6万吨，整体市场规模约为26亿元，而且近几年都保持了至少20%的增长率。预计到2015年，中国负极材料总体出货量超过5.5万吨，而全球的负极材料出货量则将达到近12万吨。作为电容器电极材料：助推超级电容器发展超级电容具备法拉级静电容量。超级电容器，又名电化学电容器，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，超级电容器电荷距离远比传统电容器所能实现的距离更小，活性炭电极表面积成数量级增大，使得超级电容较传统电容器而言有超级大的静电容量，这也是其超级所在。超级电容能量

5、密度低于锂电池。超级电容器充电时间极短，这是相对于电池的优势。然而超级电容的低能量密度，限制了其作为主动力源(行情,问诊)的应用。目前超级电容器的能量密度普遍低于20wh/kg，而锂电池的能量密度平均水平在100wh/kg以上。在新能源领域超级电容一般作为锂电池的辅助电源，制动时回收能量，爬坡，加速时提供峰值高功率，减少高倍率放电、频繁启动对锂电池的损伤。石墨烯将影响未来电池格局。超级电容受到电极材料的制约，最大的性能缺陷在于其能量密度过低，难以作为单一储能能源提供长效功率输出，而石墨烯的出现可望改变这一现状。超级电容的负极材料

6、主要是活性炭，活性炭具有高比表面积、多孔径等特点。而石墨烯却有着更高的比表面积和更好的导电性能，同时石墨烯自身的独特褶皱以及叠加效果，可以形成纳米孔道，保证了电极的多孔性能。石墨烯可使超级电容能量密度接近锂电池。从目前看到技术进展看，石墨烯有望提升超级电容能量密度达到10倍以上。将可以大大改变目前超级电容性能上的不足。目前世界石墨烯超级电容器最先进水平大约可以达到90Wh/kg，已经接近普通的锂电池。一旦超级电容器突破了能源密度瓶颈，同时具备了高功率密度与高能量密度，必将在电池能源领域占据主导地位。超级电容市场规模迅速扩大。超级

7、电容可以广泛应用于辅助峰值功率、备用电源、存储再生能量、替代电源等不同的应用场景，在工业控制、风光发电、交通工具、智能三表、电动工具、军工等领域具有非常广泛的应用前景。根据美国能源局测算，超级电容的市场容量从2007年的40亿美元，增长到2013年的120亿美元。而中国市场超级电容2013年则达到了19.2亿元人民币，随着新能源汽车在中国市场的快速发展，将进一步推动对超级电容的需求，预计到2016年，中国超级电容市场规模将达到33亿元，年增长率保持在20%以上。作为太阳能电池透明电极：提高光电转化效率是关键太阳能电池用透明导电膜

8、，对透光度和导电性都有很高的要求。目前透明电极的主流材料是氧化铟锡，但ITO里的金属离子容易自发扩散，且热稳定性较差。另外，ITO在作为太阳能电池对电极的时候，需在其表面镀一层铂，来增强其导电性，这大大增加了制备成本。石墨烯具备全光线透过性能。石墨烯是一种超薄、