鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2018年09月14日
中國石墨烯產業之困
被譽為“萬能材料”的石墨烯,在電子、航天特種、新能源、新材料等領域有著潛在的巨大應用空間,近年頗受學界、政府、資本的重視與追捧。
2004年,石墨烯首次從石墨中分離得到。十年來,發達國家對于石墨烯研究的支持力度不斷增強。據科技部消息,近期,英國將投資6000萬英鎊成立石墨烯工程創新中心(GEIC)。而在此之前,英國已投資6100萬英鎊創建國家石墨烯研究院。
中國對石墨烯技術的投入也不菲。2007-2012年,中國國家自然科學基金委員會對石墨烯項目累計資助經費達到3.30億元,科技部和中國科學院對石墨烯的累計資助經費分別達到了5915萬元和4605萬元。
地方政府對石墨烯產業的興趣也日漸升溫,寧波、常州、無錫、青島、重慶等地紛紛設立石墨烯產業園區。寧波市政府設立3年共9000萬元財政資金,支持石墨烯產業初期發展。
石墨烯問世已十年,梳理當前國內石墨烯產業前景及產業化過程存在的問題,21世紀宏觀研究院認為,其產業化之路仍停留在導入階段,未實現量產,主要難點在于制備技術局限、應用領域需求未開。
前景:顛覆硅時代?
石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料,是世界上已知最薄、最堅硬的納米材料,加上出眾的韌性、導電性及導熱性,石墨烯在復合材料、觸摸屏、電子器件、儲能電池、顯示器、傳感器、半導體、航天、特種、生物醫藥等多個領域具有廣闊的發展空間。就現狀來看,最有望在觸摸屏、柔性電子器件等領域取得突破。
由于石墨烯應用領域廣泛,一旦實現產業化,下游應用領域已有的產業規模基礎將帶動石墨烯產業快速增長,全面開花。據2012年GrapheneLive會議預測:到2018年全球石墨烯規模約329億美元,其中能源存儲領域約122億美元,柔性透明電極、柔性導線打印領域約83億美元,散熱管領域約64億美元,太陽能薄膜領域約46億美元,生物醫藥、催化劑領域約14億美元。算上全產業鏈市場規模,未來石墨烯有望達到萬億級產能規模。
華為創始人任正非在接受媒體采訪時曾聲稱,這個時代將來最大的顛覆,是石墨烯時代顛覆硅時代。
石墨烯有望打破半導體產業流傳的摩爾定律,即芯片的集成度每18個月至2年提高一倍,即加工線寬縮小一半。目前通用材料硅的加工極限一般為10納米線寬,而石墨烯尺寸更小,且導電性能更好,電子遷移率更高。由于集成電路的技術水平和發展規模已成為衡量一個國家產業競爭力和綜合國力的重要標志之一,發展石墨烯產業在國家戰略層面的意義重大。
目前在石墨烯研究領域,新興經濟體與發達國家同處起跑階段。從專利申請數量來看,中國還具有相當的科技創新優勢。一旦抓住機遇,我國有望在石墨烯的產業化進程方面領先他國,甚至主導這場技術革命,有利于我國從制造大國轉型制造強國。中國知識產權網(CNIPR)數據顯示,截至2014年7月,中國有關石墨烯專利申請數量為5442,處于世界首位,是第2名美國申請數量(2196)的近2.5倍。
現狀:產業化“攻堅”緩慢
目前石墨烯制備還無法實現達到產業化要求的大規模量產。制備方法的局限導致石墨烯層數增加、內部缺陷的累積,石墨烯的各種優異性能將無法體現,因而實現高質量、大規模的石墨烯生產是石墨烯產業化的基石。
當前石墨烯制備有四種主流方法:微機械剝離法、外延生長法、化學氣相沉淀CVD法和氧化石墨還原法。其中CVD法被認為是產業化生產石墨烯薄膜最具潛力的方法。該方法的生產原料為廣泛存在的碳氫化合物(甲烷、乙醇等)。三星已運用CVD法成功獲得對角長度為30英寸的單層石墨烯。
不過,目前CVD法制備出的石墨烯厚度難以控制,良品率無法保證。此外,CVD法雖然原料廉價,但設備價格高昂(價格在30-100多萬美元/臺之間),對于一個尚在產業化初期的領域來說是一大筆成本。
21世紀宏觀研究院認為,石墨烯的“產業化困境”在于,一方面,因為受制于制備過程中的高成本和低質量,石墨烯目前未實現量產;另一方面,產業鏈下游的應用領域還未實現突破,尚未產生規模化需求。
當前我國石墨烯產品主要在科研單位及企業研發部門中“自產自銷”。科研單位與企業對接不暢,研發機構與下游企業缺乏溝通,石墨烯研發重基礎科學而輕實用技術,導致石墨烯的應用領域市場需求未開,沒有一個領域可以實現石墨烯的規模化應用。
石墨烯產業化“破局”之路
按照硅材料產業的成熟周期為20年來推斷,石墨烯產業化成熟大約還要5-10年,接下來10年如何“破局”格外關鍵。
政策利好對于產業化進程無疑將是“強心劑”,而其重點應在于政策引導與財稅支持。工信部發布的《新材料產業“十二五”重點產品目錄》收錄了400種重點產品,但沒有石墨烯。不過,石墨烯材料仍有望加入“十三五”新材料的規劃之中。除了政策指引,政府可以通過成立產業基金、財稅支持等方式激發企業和市場的積極性,撬動更多社會資本投資石墨烯產業。
同時,也需要警惕資本市場非理性繁榮,加強產業規范引導。石墨烯日益成為資本市場中炙手可熱的概念,但目前十余家石墨烯概念股上市公司中主營業務為石墨烯的可謂寥寥無幾。“石墨烯粉體”更是常常被拿來與石墨烯相提并論。事實上,石墨烯粉體是從膨脹石墨、氧化石墨的技術路線發展而來,是石墨微片的升級產品,層數大于10層碳原子層。
而根據由中國石墨烯標準化委員會發布,于2014年起實施的中國石墨烯第1號標準“石墨烯材料的名詞術語與定義”,石墨烯材料泛指與石墨烯相關的、不多于10個碳原子層的二維碳材料。
產業鏈上游企業的魚目混珠不但容易引發資本市場的虛假繁榮,還將削弱應用企業對于國產石墨烯質量的信任。這方面亟需政府與行業協會加強發揮行業標準規范和正向引導。
21世紀宏觀研究院認為,處在商業化臨界點的石墨烯產業,應當充分整合產業鏈上下游資源,重視研發成果的技術轉移,研發應與市場需求匹配。由于石墨烯有望最早在觸摸屏等應用領域取得突破,一旦成功對接石墨烯研發和移動終端應用企業,石墨烯有望迎來巨大市場需求缺口。
“一分鐘充電”、“彎曲觸摸屏”等概念讓人對石墨烯的應用前景充滿信心。在產業化進程中,應加強應用企業與研發機構的互動,推動商業化。通過政府與行業協會的引導,鼓勵下游應用企業持股石墨烯研發企業,真正用需求拉動供給。同時,加強產學研一體化,鼓勵研發機構與應用企業共同探索技術轉移問題,縮短技術轉移周期。
鋰電業大佬解讀:波士頓電池死杠特斯拉
單位職務:
波士頓電池董事會主席、金沙江基金創始人
公司簡介:
波士頓電池公司2005年成立于美國波士頓,源自麻省理工的原創技術,是全球領先的電池提供商,也是目前中國最大的三元體系鋰離子動力電池生產廠家。
作為最先落地中國的全球電池技術領先者,波士頓電池運營總部設在北京。公司擁有行業經驗豐富的管理團隊,擁有波士頓電池美國研發中心,該中心由資深的鋰電池科學家團隊、BMS產品研發、試驗專家和工程師團隊組成,具備世界一流電池研發材料實驗室和設備,從而保障了核心技術的領先優勢。
北京波士頓電池技術有限公司作為落地中國的當地化研發團隊,涵蓋了國際汽車工程和電池資深人才。該研發中心專門從事最先進的電芯,BMS以及電池包的設計開發和技術支持工作。
因其獨有的混合三元體系材料,優選的稀土配方和創新的結構設計等核心技術,波士頓電池產品具有高能量密度(207Wh/Kg,490Wh/L)、長循環壽命、快速充電能力、寬泛的工作溫度(-40℃到70℃)和極高的多重安全性能等綜合優勢。波士頓電池憑借有力的本地化服務保障,已分別與北汽新能源、北汽福田、臺灣裕隆、東風汽車、蘇州金龍、安凱集團、杭州電網、深圳五洲龍等開展合作,為近20款電動汽車提供動力電池整體解決方案。
波士頓電池擁有強有力的投資人后盾。世界頂級的投資公司金沙江創投攜手FoundationAssetManagement(FAM)及OakInvestmentPartners為波士頓電池注入資金。截止目前,波士頓電池已擁有150多項全球專利,并向美國與中國的研發中心不斷加大投入,為新能源領域陸續研發出了具備卓越性能的電池產品,正在為中國和世界新能源市場提供整體解決方案服務。
人物簡介:
伍伸俊是金沙江基金的創始人,負責金沙江基金中國管理公司并專注于半導體,新材料和無線互聯網技術公司的投資。目前擔任晶能光電(LatticePower)、晶寶利微電子(PowerLayerMicrosystems)、深圳國微(SMiT)的董事會董事、波士頓電池董事會主席。創立金沙江基金以前,伍伸俊是亞洲無線科技創始人。他曾在北電網絡擔任高層管理職務,包括牽頭投資成立上海先進半導體和廣東北電通訊設備有限公司,并曾擔任廣東北電和上海北電半導體的總經理。
伍伸俊在中國長大,并在加拿大英屬哥倫比亞大學獲得工程物理學士學位。他曾是加州大學伯克萊分校的訪問學者和麻省理工大學的斯隆學者(SloanFellow),并擔任MIT斯隆學院SloanFellows’BoardofGovernors。
獲獎理由:
總部位于美國馬薩諸塞州的鋰電池制造商波士頓電池今年6月完成一筆額度約為2.5億美元新一輪融資,以更好地與艾倫·馬斯克領導的特斯拉之電池系統展開競爭。波士頓電池成立于2005年,源自麻省理工原創技術,目前其大部分業務已轉至中國市場。目前,波士頓電池擁有150多項全球專利,已分別與北汽新能源、北汽福田、臺灣裕隆、東風汽車、蘇州金龍、安凱集團、杭州電網、深圳五洲龍等開展合作,為近20款電動汽車提供動力電池整體解決方案。
頒獎詞:
伍伸俊,一個指點江山激揚文字的人,一個嗅覺敏銳富有激情的人,一個洞察全球敢于出手的人。作為世界知名的創投公司金沙江創投的發起人之一,他在投資界寫下了輝煌的戰績。得電池者得新能源車產業鏈天下。而今,他把目標對準了熱得燙手的鋰電池行業,也是巧妙布局,攻城略地。先是出手臺灣立凱,投資了臺灣這家最大的磷酸鐵鋰材料供應商。而今,他又投資帶領美國波士頓電池,完成了在鋰電池行業的布局。
伍伸俊認為,三元材料肯定是趨勢,高端的、三元體系的動力鋰電池,將會呈現供不應求的局面;以前大家比較關心磷酸鐵鋰(LFP),但因該材料存在局限性,未來可能會逐步的減少,現在以特斯拉汽車為代表的電動汽車,在采用該材料,技術方面已逐步趨于成熟。
上一篇:戴姆勒拋棄特斯拉 與比亞迪合作
下一篇: 國內新能源汽車制造業應未雨綢繆