一、2020年石墨烯粉體市場規(guī)模預(yù)測
由于石墨烯在力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等方面都具有優(yōu)異的性能，石墨烯粉體可應(yīng)用在材料學(xué)的各個領(lǐng)域，比如防腐涂料添加劑、導(dǎo)熱膜、鋰電池正極導(dǎo)電添加劑、超級電容、塑膠/石墨烯或金屬/石墨烯復(fù)合材料等，石墨烯粉體主要是以添加劑的形式和別的材料形成混合或者復(fù)合材料(除了導(dǎo)熱膜、超級電容器)，讓這些混合或者復(fù)合材料具備石墨烯的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)性能。
由于石墨烯粉體比表面積巨大，在與別的材料混合時一般用量都比較少，石墨烯的占比往往低于5%?？陀^的說，石墨烯粉體的這些下游應(yīng)用都是試圖去替換一些已有的材料(比如導(dǎo)熱膜是替換(人造)石墨、防腐涂料是替換鋅粉、導(dǎo)電添加劑是替換炭黑/碳納米管、超級電容器是替換活性炭等)，并沒有哪一種是自己獨有的應(yīng)用，這就要求石墨烯粉體具備高的性價比才能真正打敗這些傳統(tǒng)材料。
經(jīng)過前期的積累，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)在防腐涂料、導(dǎo)熱膜等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)批量銷售，導(dǎo)電添加劑(石墨烯電池)、復(fù)合材料(防彈復(fù)合材料、橡膠復(fù)合材料、塑料復(fù)合材料、金屬復(fù)合材料等)等領(lǐng)域也在積極推進(jìn)。近1-2年石墨烯粉體將主要在電池材料、功能涂料、導(dǎo)電油墨、散熱膜等方面實現(xiàn)商業(yè)化，未來3-5年則是石墨烯粉體在儲能領(lǐng)域商業(yè)化進(jìn)程加速階段。
隨著技術(shù)的不斷成熟，目前石墨烯粉體及薄膜的價格已有極大下降，從我們調(diào)研的情況來看，石墨烯粉體價格已經(jīng)降至10萬元/噸甚至更低，不及2011年的十分之一。
隨著市面上的石墨烯粉體生產(chǎn)商數(shù)量的增加、企業(yè)批量化生產(chǎn)能力提高、石墨烯粉體生產(chǎn)技術(shù)及工藝升級，再加上前幾年“空有產(chǎn)量，沒有市場”導(dǎo)致石墨烯粉體市場存量的累積，未來五年內(nèi)石墨烯粉體價格仍然有較大的下降空間。
不過，與“十二五”不同，“十三五”是石墨烯產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時期，下游應(yīng)用市場將被逐漸打開，石墨烯粉體的市場需求會快速增加，此外，隨著石墨烯產(chǎn)能不斷擴(kuò)張，石墨烯上游原材料成本上升或也會有所上升，這些因素將共同減緩石墨烯粉體價格下降速度。
基于這些判斷，據(jù)預(yù)測，“十三五”期間石墨烯粉體價格會繼續(xù)下降，但是下降幅度會小于“十二五”，至2020年，石墨烯粉體價格會約為5萬元/噸，相較當(dāng)前的市場價格下降50%。
2020年中國石墨烯粉體價格預(yù)測(單位：萬元/噸)
2015年石墨烯粉體市場規(guī)模不到3億元，行業(yè)增長空間巨大，未來在政策、技術(shù)以及石墨烯粉體性價比提高的推動下，行業(yè)將不斷擴(kuò)容?？紤]到當(dāng)前行業(yè)規(guī)模很小，石墨烯粉體下游多個應(yīng)用市場的商業(yè)化條件已經(jīng)成熟，據(jù)預(yù)測，未來五年石墨烯粉體下游應(yīng)用市場將多點開花，行業(yè)市場規(guī)模將突破100億元，五年復(fù)合增速超過100%。
二、2020年鋰電池領(lǐng)域石墨烯市場規(guī)模將超11億元
目前，發(fā)展和改進(jìn)鋰離子電池的主要方向是提高電池容量與充放電性能，提高電池的安全性并降低電極材料成本。鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解質(zhì)等組成，而決定鋰離子電池整體電化學(xué)性能的關(guān)鍵是電極材料。
石墨烯粉體在鋰離子電池中的應(yīng)用比較多元化，主要應(yīng)用方向有三種，分別是作為正負(fù)極材料導(dǎo)電添加劑，用在銅箔或鋁功能涂層以及作為電極材料。目前已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化的是用在正極材料中作為導(dǎo)電添加劑，來改善電極材料的導(dǎo)電性能，提高倍率性能和循環(huán)壽命。
目前，石墨烯在鋰電池領(lǐng)域中主要用做導(dǎo)電劑石墨烯相當(dāng)于催化劑。按重量百分比計算，正極材料石墨烯1%——2%(主要在1%左右)，若正極材料用磷酸鐵鋰，則石墨烯占比2%左右，使用石墨烯后，性價比提高明顯，導(dǎo)電性更好、充放電更快。
在鋰電池電極材料應(yīng)用方面，石墨烯負(fù)極材料主要以石墨烯復(fù)合材料為主。石墨是現(xiàn)在鋰電池普遍采用的負(fù)極材料。石墨具有結(jié)晶的層狀結(jié)構(gòu)，易于鋰離子在其中的嵌入/脫嵌，形成層間化合物L(fēng)iC6，是一種性能穩(wěn)定的負(fù)極材料，但其理論容量不足，限制了電池的容量。
石墨烯以獨特的二維蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)具備高比表面積與載流子遷移率，在儲鋰方面有很大的優(yōu)勢，即鋰離子在脫嵌過程中可逆性強(qiáng)，降低循環(huán)比容量的損耗，大大提高了電池的庫倫效率和循環(huán)比容量。石墨烯可以進(jìn)一步制備成硅碳復(fù)合負(fù)極材料，將充放電性能再次提升一個臺階。但由于應(yīng)用技術(shù)的限制，目前石墨烯用作鋰電池負(fù)極材料缺乏穩(wěn)定性，石墨烯在鋰電池負(fù)極材料的滲透率還很低。
隨著新能源汽車產(chǎn)量的迅猛增長、儲能鋰電池市場逐漸啟動、消費級鋰電池的穩(wěn)步增長，市場對于鋰電池的需求也將呈飛速提升態(tài)勢，刺激鋰電池產(chǎn)能擴(kuò)張，預(yù)計到2020年，鋰電池年產(chǎn)量可達(dá)到170GWH。
隨著市場對鋰電池性能要求不斷提高、石墨烯在鋰電池領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)逐漸升級，石墨烯在鋰電池中占比也將逐步提高。以5%含量的石墨烯來估算，2020年鋰電池領(lǐng)域?qū)?yīng)的石墨烯需求量在20000噸以上。
2016-2017年是石墨烯在鋰電池領(lǐng)域應(yīng)用的探索期，整體市場滲透率比較低，此階段行業(yè)的增長動力主要得益于新能源汽車快速增長帶來的鋰電池產(chǎn)能迅速擴(kuò)張。
2017年后，新能源汽車的政策環(huán)境或會發(fā)生改變，政府取消對新能源汽車的補(bǔ)貼是大概率事件，所以鋰電池產(chǎn)能會出現(xiàn)波動，增速放緩。但此階段石墨烯用作鋰電池負(fù)極材料的技術(shù)條件成熟，石墨烯在鋰電池領(lǐng)域的滲透率將迅速提高，市場規(guī)?？焖贁U(kuò)張，市場增長主要由技術(shù)推動。
2015年石墨烯粉體價格相對2011了下降幅度超過90%，據(jù)預(yù)測，未來五年石墨烯粉體價格仍將繼續(xù)下降，2020年石墨烯粉體價格將下降至5萬元/噸，對應(yīng)的鋰電池領(lǐng)域石墨烯市場規(guī)模將超過11億元。
2016-2020年鋰電池領(lǐng)域石墨烯市場規(guī)模預(yù)測
2015-2020年鋰電池領(lǐng)域用石墨烯市場規(guī)模預(yù)測情況圖
