石墨烯作为新材料产业的先导,在带动传统制造业转型升级

电子发烧友网工程师 发表于 2018-03-12 11:23:52 收藏 已收藏
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石墨烯作为新材料产业的先导,在带动传统制造业转型升级

电子发烧友网工程师 发表于 2018-03-12 11:23:52

自从英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)二人因为“二维石墨烯材料的开创性实验”共同获得2010年诺贝尔物理学奖之后,任何与石墨烯有关的新闻或者研究成果都受到了人们极大的关注。

最近两年,石墨烯相关产业在国内也是如火如荼,尤其是石墨烯制备生产企业,如雨后春笋一般。国际上当然也没闲着,比如一则轰动性的新闻报道宣称:西班牙Graphenano公司(一家工业规模生产石墨烯的公司)同西班牙科尔瓦多大学合作研究出全球首个石墨烯聚合材料电池,储电量是目前市场最好产品的3倍,用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里,而充电时间不到8分钟。

导读:

石墨烯从2004年首次被分离出来,2010年石墨烯发现者获得诺贝尔奖后为大家所熟知,到今天只有短短十几年的时间。尽管全球石墨烯产业目前尚处于早期阶段,但由于公众对石墨烯新材料的热捧,导致石墨烯产业虚火过旺,呈现出了“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”的虚假繁荣景象。

特别是一些石墨矿资源相对丰富的地区,更是把石墨矿混同于石墨烯,把发展石墨烯产业视为当地经济转型升级的“灵丹妙药”,纷纷规划建设石墨烯产业园。

毋庸置疑,石墨烯作为新材料产业的先导,在带动传统制造业转型升级,培育新兴产业增长点,推动大众创业、万众创新的作用越来越显著。在国家政策引导下,各地纷纷布局石墨烯。目前,我国石墨烯全产业链雏形初现,覆盖从原料、制备、产品开发到下游应用的全环节,已基本形成以长三角、珠三角和京津冀鲁区域为集合区,多地分布式发展的石墨烯产业格局。2016年,我国石墨烯市场总体规模突破40亿元,已形成新能源领域应用、大健康领域应用、复合材料领域应用、节能环保领域应用、石墨烯原材料、石墨烯设备六大细分市场。

但是,热闹的背后是乱象,一时的繁华带来的只有永久的伤痛。不能不提的是,当前我国的石墨烯产业仍面临一些深层次问题,基础研究能力薄弱,缺乏龙头企业带动,上下游企业脱节,产业链不成熟,资本市场过度透支石墨烯概念,行业标准缺失等,都严重制约了我国石墨烯产业的健康可持续发展。

据统计,目前国内已建成或在建的石墨烯产业园、石墨烯创新中心、石墨烯研究院等已超过40家,有2000多家企业从事石墨烯原材料和产品的研发,而且这个数字仍在逐步增长。

当前国内轰轰烈烈的大跃进式的“石墨烯运动”是不可取的。未来的石墨烯产业将是建立在石墨烯材料的杀手锏级的应用基础之上,而不是作为一个万金油式的添加剂。当前,国内市场上的一些产品,包括服饰、涂料、复合材料、吸附润滑产品,以及石墨烯锂电、石墨烯手机触摸屏等,代表着我国目前研发石墨烯的主流产品,应该说在国际上是处于第一方队。但与国外相比,我们仍然有所滞后,欧盟石墨烯旗舰计划去年10月启动了17个新的石墨烯研究项目,他们关注的是石墨烯的超级汽车、物联网传感器、可穿戴设备和健康管理、数据通信、能源技术以及复合材料等前沿未来的领域。

石墨烯锂电?

什么是石墨烯?先来看看维基百科的定义:“石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系數高達5300 W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V·s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-8 Ω·m,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。”

当前“石墨烯电池”这一名词很火热。事实上,国际锂电学术界和产业界并没有“石墨烯电池”这个提法。笔者搜索维基百科,也没有发现“graphene battery”或者“graphene Li-ion battery”这两个词条的解释。

根据美国Graphene-info这个比较权威的石墨烯网站的介绍,“石墨烯电池”的定义是在电极材料中添加了石墨烯材料的电池。这个解释显然是误导。根据经典的电化学命名法,一般智能手机使用的锂离子电池应该命名为“钴酸锂-石墨电池”。之所以称为“锂离子电池”,是因为SONY在1991年将锂离子电池投放市场的时候,考虑到经典命名法太过复杂一般人记不住,并且充放电过程是通过锂离子的迁移来实现的,体系中并不含金属锂,因此就称为“Lithium ion battery”。最终“锂离子电池”这个名称被全世界广泛接受,这也体现了SONY在锂电领域的特殊贡献。

目前,几乎所有的商品锂离子电池都采用石墨类负极材料,在负极性能相似的情况下,锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料,所以现在锂离子电池也有按照正极来称呼的习惯。比如,磷酸铁锂电池(BYD所谓的“铁电池”不在笔者讨论范畴)、钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元电池等,都是针对正极而言的。

那么以后如果电池负极用硅材料,会不会叫做硅电池?也许可能吧。但不管怎么样,谁起主要作用就用谁命名。照此推算,如果要叫石墨烯电池一定要是石墨烯起主要电化学作用的电池。就好比添加了炭黑的钴酸锂电池,总不能叫炭黑电池吧?为了进一步澄清“石墨烯电池”的概念问题,我们先总结一下石墨烯在锂离子电池中可能(仅仅是可能性)的应用领域。

·负极:1、石墨烯单独用于负极材料;2、与其它新型负极材料,比如硅基和锡基材料以及过渡金属化合物形成复合材料;3、负极导电添加剂。

·正极:主要是用作导电剂添加到磷酸铁锂正极中,改善倍率和低温性能;也有添加到磷酸锰锂和磷酸钒锂提高循环性能的研究。

·石墨烯功能涂层铝箔,其实际性能跟普通碳涂覆铝箔(A123联合汉高开发)并无多少提高,反倒是成本和工艺复杂程度增加不少,该技术商业化的可能性很低。

从上面的分析可以很清楚地看到,石墨烯在锂离子电池里面可能发挥作用的领域只有两个:直接用于负极材料和用于导电添加剂。

用作锂电负极产业化前景依然艰难。

我们先讨论下石墨烯单独用做锂电负极材料的可能性。纯石墨烯的充放电曲线跟高比表面积硬碳和活性炭材料非常相似,都具有首次循环库仑效率极低、充放电平台过高、电位滞后严重以及循环稳定性较差的缺点,这些问题其实都是高比表面无序碳材料的基本电化学特征。

高品质的石墨烯的振实和压实密度都非常低,成本极其昂贵,根本不存在取代石墨类材料直接用作锂离子电池负极的可能性。既然单独使用石墨烯作为负极不可行,那么石墨烯复合负极材料呢?

石墨烯与其它新型负极材料,比如硅基和锡基材料以及过渡金属化合物形成复合材料,是当前“纳米锂电”最热门的研究领域,在过去数年发表了上千篇paper。复合的原理,一方面是利用石墨烯片层柔韧性来缓冲这些高容量电极材料在循环过程中的体积膨胀,另一方面石墨烯优异的导电性能可以改善材料颗粒间的电接触降低极化,这些因素都可以改善复合材料的电化学性能。

但是,并不是说仅仅只有石墨烯才能达到改善效果,实践经验表明,综合运用常规的碳材料复合技术和工艺,同样能够取得类似甚至更好的电化学性能。比如Si/C复合负极材料,相比于普通的干法复合工艺,复合石墨烯并没有明显改善材料的电化学性能,反而由于石墨烯的分散性以及相容性问题而增加了工艺的复杂性而影响到批次稳定性。

如果综合考量材料成本、生产工艺、加工性和电化学性能,石墨烯或者石墨烯复合材料实际用于锂电负极的可能性很小产业化前景艰难。

用作导电剂无明显优势。

我们再来说说石墨烯用于导电剂的另外问题,现在锂电常用的导电剂有导电炭黑、乙炔黑、科琴黑,Super P等,现在也有电池厂家在动力电池上开始使用碳纤维(VGCF)和碳纳米管(CNT)作为导电剂。

石墨烯用作导电剂的原理是其二维高比表面积的特殊结构所带来的优异的电子传输能力。从目前积累的测试数据来看,VGCF、CNT以及石墨烯在倍率性能方面都比Super P都有一定提高,但这三者之间在电化学性能提升程度上的差异很小,石墨烯并未显示出明显的优势。

那么,添加石墨烯有可能让电极材料性能爆发吗?答案是很尴尬的。以iPhone手机电池为例,其电池容量的提升主要是由于LCO工作电压提升的结果,将上限充电电压从4.2V提升到目前i-Phone 6上的4.35V,使得LCO的容量从145 mAh/g逐步提高到160-170mAh/g (高压LCO必须经过体相掺杂和表面包覆等改性措施),这些提高都跟石墨烯无关。

也就是说,如果你用了截止电压4.35V容量170mAh/g的高压钴酸锂,你加多少石墨烯都不可能把钴酸锂的容量提高到180mAh/g,更别说动不动就提高几倍容量的所谓“石墨烯电池”了。添加石墨烯有可能提高电池循环寿命吗?这也是尴尬的。石墨烯的比表面积比CNT更大,添加在负极只能形成更多的SEI而消耗锂离子,所以CNT和石墨烯一般只能添加在正极用来改善倍率和低温性能。

那么成本方面呢?目前高品质石墨烯的生产成本仍然昂贵,而市场上所谓的廉价“石墨烯”产品基本上都是石墨纳米片(粉体中层数超过十层的占比很大)。

如果对比石墨烯和CNT,我们就会发现这两者有着惊人的相似之处,都具有很多几乎完全一样的“奇特的性能”,当年CNT的这些“神奇的性能”现在是完全套用在了石墨烯身上。CNT是在上世纪末开始在国际上火热起来的,2000-2005年之间达到高潮。CNT据说功能非常之多,在锂电领域也有很多“独特性能”。

但是二十多年过去了,至今也没看到CNT的这些“奇特的性能”在什么领域有实实在在的规模化应用。在锂电方面,CNT也仅仅是用作正极导电剂这两年在LFP动力电池里面开始了小规模的试用(性价比仍不及VGCF),而LFP动力电池已经注定不可能成为电动汽车主流技术路线。

相比于CNT,石墨烯在电化学性能方面与之非常相似并无任何特殊之处,反倒是生产成本更高,生产过程对环境污染更加严重,实际操作和加工性能更加困难。当前所谓的“石墨烯电池”好多纯属炒作,真正静下来研发的不多,大多走“快餐经济”路线。对比CNT和石墨烯,“历史总是何其相似”!

石墨烯的真正应用前景在哪?

未来石墨烯在锂离子电池上的应用前景艰难。相比于锂离子电池,石墨烯在超级电容器尤其是微型超级电容器方面的应用前景似乎稍微靠谱一点点,但是我们仍然要对一些学术界的炒作保持警惕。

其实,看了很多这些所谓的“学术突破”,你会发现很多教授在其paper里有意无意地混淆了一些基本概念。目前商品化的活性炭超级电容器能量密度一般在7-8 Wh/kg,这是指的是包含所有部件的整个超级电容器的器件能量密度。而教授们提到的突破一般是指材料的能量密度,所以实际中的石墨烯超电远没有论文中提到的那么好。

相对而言,微型超级电容器的成本要求并没有普通电容器那么严格,以石墨烯复合材料作为电化学活性材料,并选择合适的离子液体电解液,有可能实现制备兼具传统电容器和锂离子电池双重优势的储能器件,在微机电系统(MEMS)这样的小众领域可能(仅仅只是可能)会有一定的应用价值。

当前关于石墨烯电池的新闻有很多,比如国内首个石墨烯手机用的石墨烯电池。笔者首先找到的是2014年据Tesla创始人兼首席执行官Elon Musk表示,特斯拉准备将Model S、即将面世的Model X跨界车以及平价电动车型Model 3的性能再度升级。“我们汽车的续航里程将有可能突破500英里。实际上,我们的开发进度非常快,但是汽车价格可能会随之提升。不久的将来,特斯拉电动车的续驶里程有望再度提升”。他在接受英国汽车周刊《Auto Express》的采访时说道。

Musk并没有透露这个计划的细节,但是根据众多媒体的报道,用石墨烯制造的“超级电池”有可能是特斯拉实现该计划的关键。笔者查找了几个国外相关报道,无一例外地都说消息源自中国媒体报道。事实很明显,Musk压根没有说过用石墨烯或者石墨烯电池,中国的媒体人杜撰了特斯拉使用“石墨烯电池”作为下一代电动汽车电池的新闻报道。

另外一个就是西班牙的石墨烯电池。西班牙人宣称,一个锂电池(以最先进的为准)的比能量数值为180 Wh/kg,而一个石墨烯电池的比能量则超过600 Wh/kg。也就是说,它的储电量是目前市场上最好的产品的三倍。这种电池的寿命也很长,它的使用寿命是传统镍氢电池的四倍,是锂离子电池的两倍。用它来提供电力的电动车最多能行驶1000千米。而将它充满电只需要不到八分钟的时间。

但是,目前没有人真正见识过这个公司的产品,即使相关基本参数比如充放电曲线、中值电压等也无法查找到。笔者根据自己多年的锂电知识判断,这样的电池性能是不可能达到的,如果该电池仍然采用普通锂离子电池的嵌入式反应原理的话。另外,假如这是一种用了石墨烯的二次空气电池,那么它显然也不能被称作“石墨烯电池”。至于这个西班牙石墨烯电池到底是真是假,即“仁者见仁智者见智”了。

另外放上两则新闻:

第一个新闻:

香港120人陷石墨烯投资骗局,涉案6700万!香港警方发布消息称两名男子因涉嫌诈骗120人6700万港币而被捕,他们声称将投资于高科技手机充电器(移动电源),该充电器由一种名为石墨烯的神奇材料制成。根据香港商业罪案调查科人员的说法,诈骗分子宣称石墨烯是革命性的材料,将引爆下一次科技革命,以此作为吸引受害者的诱饵。

第二个新闻:“充电5秒钟通话2小时!浙大研制出新型铝-石墨烯超级电池”——12月24日,这条新闻在网络引发爆炸性热议。然而,针对这一说法,浙江大学高分子科学与工程学系高超团队25日在接受法制晚报·看法新闻记者采访时表示,“充电5秒钟通话2小时”实际仅仅是该项研究的前景,“如果以后真的做成产品,还是有希望实现的,但是目前来讲并没有实现”。

高品质石墨烯粉体?

只有没有任何缺陷的石墨烯才具备这些完美特性,而实际生产的石墨烯多为多层且存在缺陷。

石墨烯主要有如下几种生产方法:

·机械剥离法。当年Geim研究组就是利用3M的胶带手工制备出了石墨烯的,但是这种方法产率极低而且得到的石墨烯尺寸很小,该方法显然并不具备工业化生产的可能性。

·化学气相沉积法(CVD)。化学气相沉积法主要用于制备石墨烯薄膜,高温下甲烷等气体在金属衬底(Cu箔)表面催化裂解沉积然后形成石墨烯。CVD法的优点在于可以生长大面积、高质量、均匀性好的石墨烯薄膜,但缺点是成本高工艺复杂存在转移的难题,而且生长出来的一般都是多晶。

·氧化-还原法。氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO),经过超声分散制备成氧化石墨烯,然后加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团后得到石墨烯。氧化-还原法制备成本较低容易实现,成为生产石墨烯的最主流方法。但是该方法所产生的废液对环境污染比较严重,所制备的石墨烯一般都是多层石墨烯或者石墨微晶而非严格意义上的石墨烯,并且产品存在缺陷而导致石墨烯部分电学和力学性能损失。

·溶剂剥离法。溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中形成低浓度的分散液,利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力,溶剂插入石墨层间,进行层层剥离而制备出石墨烯。此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构,可以制备高质量的石墨烯。缺点是成本较高并且产率很低,工业化生产比较困难。

此外,石墨烯的制备方法还有溶剂热法、高温还原、光照还原、外延晶体生长法、微波法、电弧法、电化学法等,这些方法都不及上述四种方法普遍。

目前市场上好多厂家生产的石墨烯,石墨片层数目不等,表面存在大量的缺陷和官能团,无论是导电性、导热性还是机械性都跟获得诺贝尔奖的石墨烯是两回事。另外有些厂家在生产过程中添加大量的表面活性剂,有些表面活性剂对粉体导电性影响很大,目前好多“石墨烯”居然连上游原料---石墨的电导率都不如!另外,粉体中含有的大量表面活性剂使得下游应用厂商在使用过程中还要充分考虑这些助剂的影响。

我们经常说十层以下就是石墨烯,但是对于石墨烯粉体生产商来说,应该在报告中体现出十层以下占比。如果石墨烯粉体的制造商都无法制造出高品质石墨烯,何谈应用突破?石墨烯标准的尽快确立才能使这个行业向着良性方向发展。

相信随着技术的发展,石墨烯的生产会越来越好。且看新闻:人民网沈阳1月9日电,本网从中科院金属研究获悉,金属所完成的“高质量石墨烯材料的制备与应用基础研究”项目获得国家自然科学奖二等奖,主要完成人为任文才,成会明,陈宗平,吴忠帅,高力波。

该项目自2007年起深入系统地开展了化学气相沉积(CVD)法和化学氧化剥离法制备高质量石墨烯材料及其在储能、光电和复合材料领域应用的基础研究,取得了多项原创性成果: 提出了以多孔金属为生长基体的模板导向CVD方法,制备出高导电、柔性的石墨烯三维网络结构材料,并研制出基于该材料的高性能弹性导体和轻质高效的柔性电磁屏蔽材料,拓展了石墨烯的物性和应用。揭示了石墨烯边界依赖的生长动力学,率先制备出毫米级高质量单晶石墨烯,发明了普适的电化学气体鼓泡无损转移方法,为石墨烯在光/电子器件中的应用奠定了基础。结合石墨烯和高容量金属氧化物的结构性能特点,提出将两者复合的思路,制备出锂离子电池和超级电容器用高性能石墨烯锚固金属氧化物纳米颗粒复合电极材料,发现并阐明了两者之间的协同储能效应。提出了氢电弧快速加热膨胀解理与还原方法和高效、无损的氢碘酸还原方法,显著提高了还原氧化石墨烯材料的导电性,为石墨烯的规模制备和应用研究奠定了基础。

该项目发表在Nature Materials等的8篇代表性论文在国内外产生了重要影响,得到了石墨烯发现者AK Geim教授等的高度评价和广泛引用,截至2017年2月共被SCI他引4464次,2篇SCI他引超过1100次,1篇入选“2006-2016年我国高被引论文中被引次数最高的10篇论文”,极大推动了石墨烯材料的制备科学和应用技术的发展。

展望:

从科研创新的角度来说,它是一个一个台阶的长期征途,是一个艰难的马拉松长跑。就石墨烯产业而言才刚刚起步,要把石墨烯独特的使用性能展现出来,还需要大量的科研工作还有大量的要做,没有实实在在的科技创新、艰难探索和持久攻关,中国的石墨烯产业不可能快速达到我们期望的那种繁荣。

任何一个新生事物不可能一帆风顺、也不能一蹴而就,石墨烯问世仅仅10多年,尚处于正在发育的“少年时代”,今后的“成长”和“发展”之路还很漫长,需要各方面脚踏实地、不忘初心、不懈努力。作为石墨烯生产商,应该寻求技术突破,生产出靠谱的石墨烯粉体。作为下游应用,应当立足上游制造商,真正的把石墨烯的作用在产品中体现出来。

附-国内石墨烯生产厂家及创新能力排行榜

在全球新一轮产业升级和科技革命的大背景下,我国政府已经开始从政策层面高度重视石墨烯产业的发展,试图在全球石墨烯大战中占据核心优势。

《中国制造2025》是一份支持我国从制造大国向制造强国转变的规划。为推动这一规划的兑现,国务院提出将在“十三五”期间建成15个国家级制造业创新中心,作为国家重点实验室推动15个关键工业领域的基础技术研究向应用技术研究转化。其中,石墨烯作为唯一单列的战略性前沿材料榜上有名。

《新材料产业发展指南》明确提出,突破石墨烯材料规模化制备和微纳结构测量表征等共性关键技术,开发大型石墨烯薄膜制备设备及石墨烯材料专用计量、检测仪器,实现对石墨烯层数、尺寸等关键参数的有效控制。

围绕防腐涂料、复合材料、触摸屏等应用领域,重点发展利用石墨烯改性的储能器件、功能涂料、改性橡胶、热工产品以及特种功能产品,基于石墨烯材料的传感器、触控器件、电子元器件等,构建若干石墨烯产业链,形成一批产业集聚区。

各地方政府也都纷纷出台石墨烯产业规划和扶持政策,积极推动石墨烯产业集群化、集约化、规模化发展。中国石墨烯研发及产业化聚集区域主要有四个:长江三角洲地区、珠江三角洲地区、山东地区和京津冀区域。另外,福建、安徽、四川、重庆、黑龙江等地也在积极培育石墨烯相关产业。

目前,国内已有多个石墨烯产业化基地建成,常州石墨烯科技产业园、青岛石墨烯产业园区、重庆石墨烯产业园、宁波石墨烯产业园区、无锡石墨烯产业园区已逐步形成各具特色的区域性石墨烯产业集群。

从表6-2-2石墨烯相关企业聚集区域分布看,国内从事石墨烯生产、销售和应用开的企业主要集中在东部地区,其中江苏省是石墨烯企业聚集程度最高的省份。

长三角地区

江苏:

从总体来看,江苏省石墨烯产业已形成“1+1+4”的产业创新格局,即以江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟为产学研合作载体,江南石墨烯研究院为产业创新基地,在常州、无锡、泰州、南京四市形成石墨烯产业集群纵横相连的产业创新布局。

2011年,常州市政府建立江南石墨烯研究院,在全国率先发展石墨烯产业。江南石墨烯研究院是国内首家面向石墨烯应用领域的应用技术研发及产业孵化平台。已经培养出诸多石墨烯制备及应用领域的高新技术企业,如常州第六元素、常州二维碳素、常州碳元科技、常州二维光电、常州碳星科技等。

目前,常州西太湖科技产业园已集聚石墨烯企业81家,已初步形成集石墨烯设备研发、原料制备与应用研究、产品生产、下游应用的完整上下游产业链,并实现了石墨烯在可穿戴电子设备触控屏、发热散热产品、重防腐涂料、压力传感器件、污水处理、石墨烯电缆、石墨烯理疗产品等领域的应用。

2013年,无锡市政府发布《无锡石墨烯产业发展规划纲要》。无锡将重点建设“一区二中心”,即无锡石墨烯产业发展示范区、无锡市石墨烯技术及应用研发中心和江苏省石墨烯质量监督检验中心,目前,示范区内已累计引进石墨烯研发和制备企业40余家,实现产业化应用企业20余家,达到量产的企业13家。

2017年3月12日,英国格拉斯哥大学与无锡石墨烯产业发展示范区缔结全面战略合作伙伴关系,格拉斯哥大学工程学院在石墨烯柔性电子器件和传感器等领域拥有多项研究成果,示范区将成为格拉斯哥大学创新示范团队在中国实现石墨烯产业化项目的重要基地,格拉斯哥大学的顶尖团队专家也将成为示范区特聘外籍顾问,为示范区石墨烯研发及产业化发展方向提供指导,并为示范区研发团队和在孵项目提供技术支撑。

泰州的石墨烯产业发展在全国起步较早,2011年8月建成国内首个专门的石墨烯研究检测平台—泰州石墨烯研究及检测平台。

2013年11月,中国石墨烯产业技术创新战略联盟正式将泰州石墨烯研究及检测平台作为国家级石墨烯研究及检测公共服务平台,并将平台设为中国石墨烯标准化委员会秘书处,以更好地对国内整个石墨烯行业提供专业性检测与服务。

南京已集聚南京科孚纳米技术有限公司、南京吉仓纳米科技有限公司、南京先丰纳米材料科技有限公司等企业。南京先丰纳米材料科技有限公司是江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟的发起单位,是国际上最早提供石墨烯系列产品的公司之一。

常州二维碳素科技有限公司由德克萨斯州立大学于庆凯博士领衔创办,主要生产透明薄膜导电屏和触摸显示屏用石墨烯薄膜片,公司拥有年产20万平米的石墨烯薄膜生产线,产品已进入几家大型公司的合格供应商名录(2015年主要客户有昆山维信诺科技有限公司、常州市新科汽车电子有限公司和上海盛本智能科技有限公司等)。目前该公司已经开发出手机用石墨烯电容式触摸屏、中医诊脉手环、以石墨烯发热膜为基础的石墨烯理疗腰带等多款应用产品。另外,公司还与联想集团签署合作协议,共同开发基于石墨烯压力传感器的智能可穿戴电子设备。

常州第六元素材料科技股份有限公司由瞿研博士全职率领,201年底收购格菲电子薄膜有限公司,具备100吨氧化石墨烯和8万平米的石墨烯CVD薄膜生产能力。目前公司已参股石墨烯橡胶、石墨烯导热膜、石墨烯防腐涂料等5家石墨烯应用领域的公司(表6-2-3)。未来将逐步打造以常州第六元素为平台,与不同领域优势企业合作,共同形成技术及市场壁垒的石墨烯产业链生态系统。

常州碳元科技发展有限公司由同济大学张留成硕士领衔、徐世中全职创办,其自主开发的高导热石墨膜系列产品和陶瓷-石墨复合散热片广泛用于LED基板、电子元器件的散热等领域,具备1000平米/天的产能。目前已获三星、联想、中兴、小米等多家手机厂商配套认可。

常州碳宇材料科技有限公司由荷兰莱顿大学刘遵峰博士领衔创办,主营业务为石墨烯在生物医药领域的应用。主要有“用于蛋白质纯化和结构分析的功能石墨烯”和“石墨烯基因转染试剂”两个项目的转化。

常州立方能源技术有限公司由海归博士张昕领衔创办,公司专注于石墨烯新材料、新能源领域储能产品研发和商业化应用。2016年建成中国首条石墨烯基超级电容器生产线。经相关部门检测,该石墨烯基超级电容器充放电次数可达百万次,并具备环保、阻燃、防爆、抗低温等功能,系列产品即将批量投产。

浙江:

浙江省宁波市作为国内最早开展石墨烯研发和产业化的地区之一,已在石墨烯技术创新与产业发展方面具备了显著的先发优势、深厚基础和良好环境。

2013年宁波市在全国率先启动石墨烯产业化应用研发重大科技专项支持,设立每年3000万元(其中2013年先期安排1500万元资金),三年共9000万元的“石墨烯产业化应用开发”专项资金,用于支持“石墨烯产业化应用开发”实施单位的技术创新、产品研发和试制推广(表6-2-4)。

至今已在锂离子电池、超级电容器、涂料/油墨、导热材料和高分子复合材料五个领域支持项目近40项,并涌现出一批具有重要应用前景的技术成果。

2014年宁波市发布《宁波市石墨烯技术创新与产业发展中长期规划(2014-2023)》,宁波市在石墨烯产业相关的技术创新研发、产业集群培育和产品应用示范等方面的工作进行了全方位的战略布局与谋划,未来将加大对石墨烯规模化制备技术和应用技术的研发,建设石墨烯产业技术研究院,培育一批原材料生产龙头企业,计划到2023 年,培育1~2 家销售收入超过50亿元的国际龙头企业,石墨烯终端产品应用企业达到1000 家。

将石墨烯产业打造成为具有千亿产值规模的宁波市优势与特色产业,同时也将宁波打造成为全国乃至全球领先的石墨烯技术创新引领区、产业发展先导区和应用示范先行区,为宁波市实现创新驱动发展格局提供强大支撑。

2014年9月1~3日,在宁波召开2014中国国际石墨烯创新大会,吸引了国内外众多高校、科研院所、企业的积极参与,引发又一轮的石墨烯研发应用热潮。

2016年11月由中科院宁波材料所牵头编制的宁波石墨烯创新中心建设方案获得宁波市推进“中国制造2025”工作领导小组的批复,这意味着宁波石墨烯创新中心建设工作进入全面实施阶段。

宁波石墨烯创新中心建设是宁波市推进“中国制造2025”试点示范城市建设的重要举措,有望将石墨烯产业打造成为全市新兴产业发展引擎,引领带动宁波市产业新一轮创新发展,提升宁波市综合竞争力与影响力。

中科院宁波材料技术与工程研究所自2008年引进刘兆平研究团队之后,先后突破了石墨烯低成本规模化制备技术、石墨烯薄膜连续卷对卷制备技术。

培育了宁波墨西科技有限公司(石墨烯微片产业化项目公司)、宁波柔碳电子科技有限公司(石墨烯膜产业化项目公司)、宁波富理电池材料科技有限公司(新一代动力锂电池材料产业化项目公司)等3个产业化项目公司。

在石墨烯微片制备技术领域,宁波墨西科技有限公司2013年底率先建成全球最大的百吨级石墨烯示范生产线,2016年又扩建至年产500吨,产品品质与成本等处于领先水平。2015~2016年,墨西科技销售额累计超过1500万元,2017年更有望超过2000万元,成为国内石墨烯产业的领军企业。

在石墨烯薄膜制备技术领域,宁波柔碳电子科技有限公司目前拥有的石墨烯薄膜连续卷对卷制备规模化制备技术,在国际上率先实现宽幅20厘米、长度千米级单层石墨烯薄膜的快速、稳定制备,解决了石墨烯品质控制和制备效率的关键技术难题,并且制备成本较现有技术大幅降低。

2016年该项目得到深圳力合投资青睐,中科院宁波材料技术与工程研究所以8项专利技术包,作价400万入股宁波柔碳电子科技有限公司,计划在2017年6月建成首期年产百万平米的50cm宽幅石墨烯薄膜卷材生产线。

在石墨烯薄膜应用领域,刘兆平团队在石墨烯薄膜规模制备技术基础上,开发出基于石墨烯的柔性加热膜技术,具有超薄面加热、高电热转化效率、高远红外发射率和柔性透明、可穿戴等优势,并与下游企业合作,推出了低压(3.7V)柔性便携式加热取暖片和220V高温型墙暖取暖器等产品,受到了市场的青睐。

此外,技术团队还在基于石墨烯的柔性调光膜、柔性LED显示和柔性液晶显示等领域进行了技术攻关,开发出原型样机,为石墨烯在柔性电子领域的规模应用奠定了良好的基础。

针对石墨烯在新能源产业领域的应用,刘兆平团队围绕石墨烯在动力电池和超级电容器中的应用开展了系统研发,形成了系列产业化技术。首先开发出应用于锂离子电池/超级电容器的石墨烯导电剂和石墨烯涂层铝箔集流体技术,可以显著降低电池内阻,提升电池的大电流充放电能力与使用寿命。

目前已经与超威集团、双登集团、万向A123、中信国安盟固利和宁波维科电池等国内知名锂电池厂家开展了紧密的技术合作,中试验证结果获得了企业的广泛肯定,有望很快导入生产。

同时,技术团队研发了具有高能量密度的石墨烯改性锂电池正负极材料,以满足下一代高比能动力电池的发展需求,目前已成立宁波富理电池材料科技有限公司实施产业化,材料所以20项专利技术包作价800万与吉利集团投资,建成了首期年产300吨中试生产线,并受吉利集团委托,开发能量密度达到300 Wh/kg的新一代动力锂电池技术。

研究团队还与宁波中车新能源科技有限公司联合研发石墨烯在新型高比能超级电容器中的应用技术,双方合作的“高比能量活性炭/石墨烯复合电极双电层电容器研发及产业”项目获得了2015年宁波市科学技术奖一等奖,并在宁波196路电动公交车上实现了应用示范。

在石墨烯重防腐涂料基础研究和产业化应用领域取得了重大进展。薛群基院士和王立平研究员带领的研发团队通过配方工艺和配套体系的不断创新,开发出了储油罐导静电重防腐涂料、电网塔架防腐涂料、光伏设备防腐涂料、船舶防腐涂料和航空航天特种涂料等8大系列石墨烯防腐涂料,积累了场内场外大量实验数据,成功解决了涂料配方从实验室小试到工厂中试、扩试等一系列难题,并在国家电网大型输电铁塔、海洋平台、光伏发电装置、航天装备等领域开展了大规模示范工程应用。

研制的石墨烯重防腐涂料涂层通过了化工、涂料、国防领域权威机构的各项性能检测,宁波材料所攻克了石墨烯重防腐涂料研发及批量化生产的一些技术难点,所研发产品的关键性能指标优于目前市场上的主流产品以及同类新产品,该项目目前已与国内知名企业洽谈年产千吨的涂料生产线,在该领域已布局专利20余项。

在石墨烯导热材料研究及产业化方面,宁波材料所江南团队,2016年与杉杉集团达成合作,研究开发高径向热导率石墨烯导热垫产品,该项目后期也有望实现产业化。

上海市:

上海市在石墨烯基础研究领域,高校院所的研究成果一直保持国际先进水平,如中科院上海微系统与信息技术研究所研制的石墨烯单晶。

在长三角地区,上海市在石墨烯技术领域的专利申请数量仅次于江苏省,然而在石墨烯产业化方面,上海市与常州、宁波等地存在明显差距,上海市高校院所科研实力强、并且新材料应用端市场广阔。与常州、宁波可以形成优势互补,协同发展石墨烯产业。

2016年5月,石墨烯防腐涂料、石墨烯导电剂和石墨烯导热硅脂三个项目与上海超碳石墨烯产业技术有限公司签约,标志着上海石墨烯产业技术功能型平台正式开始运作。

上海市石墨烯产业技术功能型平台是连接基础研究、应用研究和成果转移转化的枢纽。

上海超碳石墨烯产业技术有限公司作为平台的运营机构,将为上述项目提供中试场地、设备支持和投融资支持,同时联手复旦大学、上海交通大学、同济大学等多所高校和科研院所的技术专家,组建“产业技术研究院”,推动石墨烯全产业链的创新与应用。

其中,上海理工大学杨俊和团队的石墨烯防腐涂料项目利用石墨烯的高度防腐性,它能使远洋舰船一次涂装,反复使用;上海新池能源科技有限公司做的石墨烯导电剂用于锂电池或超容电池中后,能提升5%~20%的电池性能。

2016年12月,上海石墨烯产业化技术功能型平台、江南石墨烯研究院、宁波市石墨烯创新中心三方签署《长三角石墨烯产业协同发展合作备忘录》,将携手建设石墨烯产品信息共享平台、石墨烯大型科学仪器设备共享服务平台、石墨烯国际合作交流平台、石墨烯应用创新平台、石墨烯公共技术服务平台、石墨烯联合创新中心、石墨烯产业发展联盟。其中,石墨烯联合创新中心成立后,计划申报工业和信息化部评审的制造业创新中心,争取获得国家的支持。

珠三角地区

深圳有着全国最好的石墨烯应用市场,在能源、新材料、电子信息、可穿戴设备、电动汽车等诸多领域产业集群发达。深圳的四大未来产业和七大战略性新兴产业中的五个(即新材料、新能源、节能环保、新一代信息技术)均与石墨烯密切相关。

深圳企业在石墨烯研发及应用领域实现一定的突破,比如华讯方舟成功造出世界首块石墨烯太赫兹芯片,烯旺科技在全球范围内最早将石墨烯科研成果产业化,华为与曼彻斯特大学合作开展石墨烯应用研究,比亚迪正全力研发石墨烯—磷酸铁锂电池等。

同时,深圳清华大学研究院、深圳大学等在石墨烯的制备及其在锂离子电池中的应用方面都积累了一定的研究基础。

深圳市政府非常重视石墨烯产业,一直在积极推进石墨烯科技研发及产业化。目前已培育和引进了10余个具有国际影响力的研发团队,建设了10余家相关科研创新载体,培育了20余家石墨烯相关的企业。

2015年11月贝特瑞、深圳市新材料协会、南方科大、北大深圳研究院、深圳惠科电子等单位共同发起成立深圳市先进石墨烯应用技术研究院,研究院旨在搭建国际领先的石墨烯应用技术研究平台,引进国内外石墨烯领域顶尖研究团队的石墨烯研发成果进行产业化转化,促进石墨烯产业链规模化、高端化发展,推动石墨烯在深圳本土各产业领域中的应用。

2017深圳专门实施了创新“十大行动计划”,明确把石墨烯作为“十大重大科技产业专项”和“十大制造业创新中心”的重点工作来抓,并积极推动市级石墨烯创新中心升级为国家的制造业创新中心。

2015年10月全球领先的信息与通信解决方案(ICT)供应商华为宣布与曼彻斯特大学合作研究石墨烯的应用,共同开发ICT领域的下一代高性能技术。该项目合作期初定为两年,研究如何将石墨烯领域的突破性成果应用于消费电子产品和移动通信设备。

2016年12月,华为中央研究院瓦特实验室推出业界首个高温长寿命石墨烯助力的锂离子电池。实验结果显示,以石墨烯为基础的新型耐高温技术可以将锂离子电池上限使用温度提高10℃,使用寿命是普通锂离子电池的2倍。这一研究成果将给通信基站的储能业务带来革新。

在炎热地区使用该高温锂离子电池的外挂基站工作寿命可达4年以上。石墨烯助力的锂离子电池也将助力电动车在高温环境下持久续航,以及无人机高温发热下的安全飞行。

中国宝安集团控股的深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司从2008年开始涉足石墨烯的研究与产业化,2011年完成了第一条石墨烯粉体中试线的建设,在石墨烯粉体的批量制备以及石墨烯在电池材料领域的应用研究方面处于国内领先水平。2014年,贝特瑞产品“新型纳米导电材料石墨烯/BTR-GN”获得“国家重点新产品”荣誉证书。

深圳六碳科技有限公司于2012年创立,专注于石墨烯薄膜材料的工艺研发和设备研制,尤其是化学气相沉积法(CVD)的工艺研发和设备开发。目前,立足于化学气相沉积法(CVD)技术,六碳科技已经完成了6万平方米/年的石墨烯制造设备和产线建设,为下游透明导电膜和导热膜产业批量提供实用化的石墨烯材料。

鸿纳(东莞)新材料科技有限公司成立于2012年5月,该公司于2012年投产全球首条少层石墨烯万吨级浆料产线,2013年推出工程化石墨烯锂电池应用产品,并于2014年获著名锂电池及功能防腐涂料厂家认证,开始大批量应用。目前又已启动石墨烯导电、导热应用产品及高容量锂电池负极开发等。

深圳市动力创新科技企业、格林美股份有限公司、万利加集团旗下企业深圳市安利豪实业有限公司于2015年8月共同发起成立深圳市本征方程石墨烯技术股份有限公司。

该公司拥有世界独创的液相法制备高质量单层石墨烯技术,并申请了中国、美国、欧洲、日本等发明专利40多项,现有多种产品:高质量单层石墨烯粉体、石墨烯包覆金属纳米粒子、石墨烯复合锂离子动力电池正负极材料、石墨烯负载的过渡金属燃料电池氧还原催化剂等。

其所制备的产品均具有优异性能,且已投放市场,广泛应用于导电浆料、锂离子电池、铝空气电池、海洋船舶防污、冶金行业湿法电积锌等领域。

深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司成立于2014年,主要从事石墨烯粉体材料的环保制备工艺的开发,以及石墨烯各级应用产品:石墨烯粉体材料、石墨烯浆料、石墨烯导热涂料、散热片及相关导热产品,同时为导热、散热、防腐等终端应用领域提供石墨烯技术支持与解决方案,实现石墨烯制造与下游应用企业之间的良好技术服务对接。

广州奥翼电子科技有限公司与重庆墨希科技有限公司合作,在2016年4月宣布成功研制出了基于石墨烯的电子纸。

相比于传统的基于ITO薄膜的电子纸,石墨烯电子纸在透光性、柔性和强度上均有明显优势,非常适合应用于穿戴式电子设备以及物联网等需要超柔性显示屏的领域。该公司预计1年内能够实现对石墨烯电子纸的量产。

深圳烯旺科技公司自2015年以来,以石墨烯发热膜为核心,推出了包括护膝、护肩、护腰、U型枕等在内的多款理疗产品。

该公司的石墨烯发热膜在在发热过程中释放出来的远红外光波对人体具有很好的理疗效果。如今,烯旺科技在智能理疗保健护具,智能发热服等消费品领域也取得了突破性进展,成为了全球首家石墨烯发热应用生产的规模性企业。

山东地区

山东地区的石墨烯产业主要集中在青岛和济宁两地,目前,青岛高新区拥有青岛赛瑞达电子科技有限公司、青岛华高墨烯科技股份有限公司、青岛瑞利特新材料科技有限公司等50余家石墨烯及先进碳材料企业,规划建设并投入使用了青岛国际石墨烯科技创新园等产业载体,先后获批“国家石墨烯及先进碳材料特色产业基地”和“青岛市石墨烯国际科技合作基地”,并成立青岛国际石墨烯创新中心和青岛市石墨烯科技创新中心,与清华大学、北京大学、上海交通大学、山东大学等高校开展了深度协同创新,形成了较为完整的石墨烯技术创新体系和产业集群。

下一步,青岛高新区将继续围绕“三中心一基地”建设,在体制机制创新、产学研深度融合、产业培育等方面开展工作,致力于石墨烯全产业链的创新与应用。

2010年,济宁利特纳米在山东省科技厅、济宁市科技局和济宁市高新区的大力支持下,开始筹划发展石墨烯产业化项目,成为国内涉足石墨烯行业最早的单位。

2013年,利特纳米的氧化石墨烯重金属治理项目获得科技部国际合作基金的支持;2013年12月,在山东省科技厅大力支持和帮助下,济宁利特纳米牵头、联合山东省内的石墨烯产业化的主要产学研单位以及上下游企业,共同发起成立“山东省石墨烯产业技术创新战略联盟”,由山东大学、青岛大学、济宁利特纳米、济南墨希新材料科技有限公司、山东企鹅塑料集团有限公司、济宁市无界科技有限公司、山东大展纳米材料有限公司等大学和企业组成的创新联盟,通过推进石墨烯生产企业和应用企业的紧密合作,通过产学研结合、创新运营机制、瞄准市场方向,集中力量、抱团发展,寻求石墨烯产业的重点突破,在山东省范围内形成从石墨烯原材料生产到下游示范应用的完整产业链,构建省级石墨烯新材料产业集群。

经过多年的发展,山东省已经初步形成从石墨烯原材料、设备到应用领域的产业链雏形。在石墨烯原材料方面,青岛华高和济宁利特纳米自主研发了多款石墨烯粉体和浆料。石墨烯装备方面,拥有赛瑞达、海纳尔、迈可威等公司;石墨烯应用领域主要集中在橡胶、水处理、动力储能、LED照明、水处理、健康保健、海洋防腐等方面。

(一)橡胶

2016年 3月双星全球研发中心在青岛建立国首个石墨烯轮胎实验室, 项目总投资 10亿元 1目 标是实现高端石墨烯轮胎的超前研发和产业化。该项对引领国内轮胎行业前沿产品和技术潮流,推动中转型发展将生深 对引领国内轮胎行业前沿产品和技术潮流,推动中转型发展将生深远影响。

2016年9月青岛华高墨希公司与森麒麟轮胎公司合作研发的石墨烯导静电轮胎成功下线。其导电率可达到10~5S/m,能保证可靠导出车体静电。同时石墨烯导静电轮胎的散热功能和机械强度也具有突出表现,拉伸强度、抗撕裂强度、模量、DIN磨耗、滚阻及湿滑等物性均比普通轮胎提高50%以上,可以减少爆胎,提高汽车行驶安全性及轮胎承载力,使用里程增加1.5~1.8倍。

2016年4月,玲珑轮胎与北京化工大学签署“产学研合作协议”,未来双方将共同开展石墨烯轮胎研究。

2016年10月18日,山东恒宇轮胎宣布用石墨烯材料生产出轮胎。据恒宇轮胎称,用石墨烯做材料,轮胎磨损率下降了25%以上,同时撕裂强度提高了一倍以上。

(二)水处理

2015年济宁利特纳米有限公司研发了用于污水处理系统的新型石墨烯材料,可实现重金属污染物99%回收,可按需求制备吸附铅、镍、锡和砷等功能化石墨烯材料。其中,该石墨烯材料对铅的吸附容量可达1080mg/g,近10倍于常规碳材料。

(三)锂离子电池

2015年玉皇新能源科技有限公司研发了一款石墨烯锂离子电池,这款电池能量密度达到135 Wh/kg,10分钟充电至最大容量的80%,半小时充至最大容量,正常使用充电次数可达3000次以上,续航里程最高可达350~400公里。2016年1月,玉皇新能源年产5亿瓦时石墨烯锂离子动力电池及动力总成建设项目正式开始建土施工。

(四)LED照明

山东晶泰星光电科技有限公司通过将石墨烯技术导入到灯丝灯里,利用石墨烯的热辐射特性来增加LED灯丝灯的散热性,涂有石墨烯的芯片结温温度比没有涂石墨烯的结温低3~5度,能够延长灯丝的寿命。2016年8月山东晶泰星与Graphene Lighting(英国石墨烯照明公司)签约合作,合并后晶泰星将拥有英国石墨烯照明12项全球顶尖专利,产品在全球各地畅销无阻。

(五)健康保健

山东圣泉集团旗下发布了多款使用石墨烯复合纤维/羽绒的纺织产品,包括抗菌袜、保暖内衣内裤等。

京津冀地区

2015年12月,京津冀石墨烯产业联盟在北京正式成立,将进一步整合三地资源,加速推进低成本石墨烯及装备技术的产业化进程,形成京津冀战略性新兴产业高地。

2017年4月11日,北京石墨烯产业创新中心授牌仪式在中国航发航材院举行,该中心主要由北京石墨烯技术研究院有限公司、北京石墨烯研究院和石墨烯产业联盟组成。

目前,北京石墨烯研究综合实力全国首屈一指,在产业化领域也涌现出一批典型企业:中国航发航材院已落地产业公司11家,2016年石墨烯科研成果转化收益达到4亿元,累计达到7亿元,石墨烯铝合金导线和石墨烯电子封装材料获得工信部认可,进入工信部首批次重点示范项目;京东方在研发石墨烯光电器件方面取得阶段性成果;爱家科技发明的三维体系石墨烯材料在远红外线转化功率上比传统碳系材料提高30%;名朔科技的石墨烯新型散热材料已在通州区示范应用。

近年来,唐山高新区石墨烯产业发展迅速,初步形成了以唐山建华实业集团为龙头,唐山建华科技发展有限责任公司、河北宇轩纳米科技有限责任公司等14家石墨烯相关企业共同发展的产业集群。

2013年8月30日,北京碳世纪科技有限公司在北京成立,主要从事石墨烯宏量制备及石墨烯应用技术和产品的开发。2017年2月21日,该公司在北京发布全球首款石墨烯锂离子五号充电电池,与普通五号干电池、充电电池相比,这款石墨烯电池可循环使用3万次,能够在零下45摄氏度至60摄氏度的环境下使用。此外,该款电池能够实现量产,当日的产品发布也代表其正式投入市场。

其它地区

(一)四川&重庆

四川省石墨烯等先进碳材料部分产品已经产业化,具备进一步发展石墨烯等先进碳材料的产业基础。

中科院成都有机所已建成10吨/年石墨烯的生产线,其纳米石墨片产品已应用于新能源汽车电池。德阳烯碳科技有限公司是国内最早掌握石墨烯规模化制备技术的高科技企业之一,公司现有30吨/年石墨烯粉体生产装置。

成都创威新材料有限公司已建成世界第一条10吨/年的石墨烯橡胶复合材料生产线。

绵阳麦斯威尔科技公司已形成300吨/年石墨烯高端特种涂料中试生产线。

四川环碳科技有限公司已实现功能化石墨烯复合材料的低成本、小批量生产,目前已建成10吨/年功能化石墨烯复合材料生产线。

大英聚能科技发展有限公司已建成高比表面活性碳材料百吨级产业化装置,与电子科技大学等进行合作开发了低温插层法生产特种石墨烯产业化技术,并应用于超级电容电池的开发与生产,目前已建成20吨/年石墨烯生产线。

2013年,重庆石墨烯产业园落户重庆高新区,该产业园作为国家级重点发展的高新技术产业基地及推动自主创新发展的重要载体之一,园区紧紧围绕石墨烯显示触控屏、石墨烯晶体管、石墨烯散热器件、石墨烯传感器件等产业方向,依托“一院(重庆石墨烯研究院)一基金(重庆石墨烯产业发展基金)”,构筑以应用企业为主体,研产相结合的产业链集群。

2013年,中国科学院重庆绿色智能技术研究院与上海南江集团合作投资3亿元的大面积单层石墨烯薄膜生产线项目在重庆石墨烯产业园正式投产运行。现已建成年产100万平方米石墨烯薄膜生产线,实现了石墨烯薄膜的批量生产。

2015年,墨希科技与嘉乐派科技公司联合发布了全球首批量产石墨烯手机,揭开了石墨烯产业化应用的序幕。目前该公司的主要产品有石墨烯透明导电薄膜、石墨烯涂料、石墨烯导热导电材料等,目前正进一步研发柔性石墨烯手机和石墨烯电子书等产品。

(二)福建

福建省的石墨烯产业发展尚处于布局阶段。2016年12月30日福建省石墨烯产业技术创新战略联盟在厦门揭牌成立,联盟将借助科研院所和企业的优势资源,共同推动石墨烯产业技术创新与应用发展。

目前,福建省在石墨烯浆料、粉体的制备技术,以及特殊化学功能基团的石墨烯修饰技术方面已经具备一定的产业基础,石墨烯的下游应用则处于培育阶段。重点企业厦门希成新材料科技有限公司、厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司已于2016年初实现在新三板上市。

2014年5月福建辉锐材料科技有限公司、厦门大学与英国BGT Materials共建石墨烯工业技术研究院。

英国BGT材料公司是全球最早一批专业开展石墨烯技术基础和应用研究的知名企业。福建辉锐材料科技有限公司则掌握平方米级单原子层石墨烯制备和转移技术等石墨烯产业化中关键高难核心技术的企业,主要生产柔性石墨烯触摸屏。

2016年4月,恒力盛泰石墨烯科技有限公司正式落户厦门。这家企业的核心股东是张博增领衔的技术团队。

张博增代表公司将其25项原创石墨烯专利技术授权给厦门恒力盛泰石墨烯科技公司,根据计划,恒力盛泰石墨烯科技有限公司到2017年底前,产能将达到300吨,2020年各项石墨烯产品产能争取达到5000吨,以保障中国和世界其他国家较长时期石墨烯产业化的需求。

2016年9月,恒力盛泰(厦门)石墨烯科技有限公司投资组建厦门市安固强石墨烯研究所。

未来三年将增加投资1亿元,重点围绕恒力盛泰现有25项石墨烯原创专利为基础,进行产业化应用的深化研究,着力在厦门打造一个上、中、下游产业链完善的,具备“百亿”规模的石墨烯产业基地,使厦门成为世界石墨烯的创新高地,将厦门安固强石墨烯研究所建成世界一流的石墨烯科研机构。

(三)黑龙江

黑龙江省石墨资源储量居全国之首,占全国石墨储量的60%以上,绝大部分为优质鳞片石墨,具有生产石墨烯的原料优势。2016年6月,黑龙江省颁布实施《黑龙江省石墨烯产业三年专项行动计划(2016~2018年)》,计划在两年时间里,培育和支持10家具有一定规模的石墨烯高新技术企业,组建黑龙江省石墨烯协同创新中心,建立石墨烯产品首批次应用示范风险补偿机制,力争突破石墨新材料产业前沿技术。

目前黑龙江省华升石墨股份有限公司已建成500吨/年氧化还原石墨烯生产线和100吨/年电弧法石墨烯生产线。另外,公司还与与俄罗斯、澳大利亚及国内高校的技术合作,发起并组建了“中俄石墨烯研究院”,引进了俄罗斯科学院西伯利亚分院润滑油行业资深专家谢柳京教授的研究团队,哈尔滨工程大学材料与工程学院院长、国际著名碳纳米专家曹殿学博士研究团队,共同在国内率先研发出了“朗丰石墨烯润滑油”产品,填补了国内石墨烯润滑油的空白,技术性能处于国际领先水平。

2016年4月6日哈尔滨市南岗区石墨烯产业招商项目集中签约仪式上,在新能源新材料领域拥有多项世界级核心技术的北京中博鑫源科技股份有限公司,携手8家石墨烯生产及营销企业正式进驻南岗区新材料工业园区,将投资186.1亿元共同构建南岗区石墨烯新能源新材料产业基地,打造全球首款耐寒电动乘用车研发生产基地等领先科技项目,力争到2020年实现总产值突破500亿元。

2017年1月5日宝泰隆新材料股份有限公司在黑龙江省七台河市科技局的大力支持下,投产国内首套自动化、连续式100吨级工业化制备石墨烯生产线,为七台河石墨深加工产业发展创造了良好的开端。

(四)香港

正道集团有限公司(HKG)总部设于香港,从事锂电池、电动汽车以及混合动力汽车的研发与制造。2014年与与美国加州大学洛杉矶分校卢云峰教授合作筹建石墨烯研究中心,开展石墨烯材料产业化及其应用研究。2015年2月建成流态化石墨烯粉体技术、石墨烯浆料的中试室及石墨烯电池实验室,目前具备年产48吨石墨烯浆料和360公斤流态化石墨烯粉体的能力。

香港正道集团在2015年将石墨烯应用于其第二代钛酸锂电池中,能量密度度达到120 Wh/kg,功率密度为6000 W/kg,可实现3分钟快速充电,将被应用于正道的第二代纯电动公交车上。

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