石墨烯应用场景众多,复合材料、储能、柔性触控有望率先产业化。

不同应用技术门槛差别较大,产业化步伐互相不一致。

结合目前市场进展以及技术难度考虑,我们判断石墨烯在复合材料、锂离子正极材料以及电子触摸屏领域将最有希望率先实现产业化。

石墨烯作为树脂基复合材料添加剂,具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能及减震性能好等优点,市场前景十分广阔。

预计到2020年,全球复合材料市场空间将达到190亿美元,其中聚酯基占比66%,年需求量高达750万吨。

假设石墨烯渗在聚酯基复合材料中的渗透率为1%,单位复合材料添加石墨烯量2%,则对应石墨烯年需求量1500吨。

导电油墨最初用于防静电、电磁屏蔽材料,后来在电子标签、印刷电路、电池、电容器等领域也有广泛运用,未来的智能穿戴也有望直接印刷。

将石墨烯应用在油墨的优势主要有两点:一是兼容性强,石墨烯油墨可在塑料薄膜、纸张及金属箔片等多种基材上实现印刷;二是性价比高,导电性能优于碳基材料,成本低于纳米金属(如纳米银粉、纳米铜粉等)导电油墨,石墨烯导电油墨成本较纳米银可降低30%以上!

市场容量方面,仅RFID就高达700亿美元,可穿戴设备市场容量更高。

石墨烯具有极高的热导率和热辐射系数, 单层石墨烯的导热系数可达5300W/mK,烯作为辅助散热的导热塑料或者膜片具有巨大的应用前景。

目前已经有厂家开发出了成型的导热塑料及导热膜片并进入市场。

石墨烯在锂离子电池中的应用比较多元化,目前已经实现商业化的是用在正极材料中作为导电添加剂,来改善电极材料的导电性能,提高倍率性能和循环寿命,如表7所示,添加2%以上的石墨烯,即可将磷酸铁锂极片的电阻率降低到1Ωcm,远远超过添加同等质量比例的碳纳米管或者导电碳黑的效果。

石墨烯在负极材料方面也有很好的应用前景。硅作为锂离子负极材料,其理论比容量高达4200mAh/g,但其在充放电过程中体积变化大,造成循环稳定性较差,而用石墨烯包覆硅材料(石墨烯改性硅基材料)能一定程度上缓冲它巨大的体积变化,是理想的锂离子负极材料。