十三五中国石墨烯行业发展前景展望

十三五中国石墨烯行业发展前景展望
十三五中国石墨烯行业发展前景展望

十三五中国石墨烯行业发展前景展望

近日,韩国研究团队研发出能快速充放电且运用1万次以上也不会出现容量损失的锂离子电池阴极材料。石墨烯作为上述材料的重要“成员”,能助力电池快速充电。比如一块采用了上述材料的锂电池,充电20秒,即可达到智能手机的电池容量,效率可谓惊人。

这是神奇材料石墨烯取代原有材料发挥高效性能的典型案例。基于石墨烯的超强替代性能,各国都在不遗余力推动石墨烯产业化发展,我国也不例外。同时,受多种因素干扰,石墨烯产业发展前景值得期待,但其产业化难度极高,亟待改善。

一、政策利好国内石墨烯发展初见规模

近年,我国政策频繁利好石墨烯领域。

2012年工信部发布《新材料产业“十二五”发展规划》,首次明确提出支持石墨烯新材料发展;

2014年11月,我国发布的《关键材料升级换代工程》提出到2016年实现石墨烯的批量稳定生产和规模化应用;

2015年,《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》、《<中国制造2025>重点领域技术路线图》等发布,对石墨烯产业化提出了发展目标与具体要求;

2016年恰逢“十三五”开局之年,业界预测石墨烯进入《新材料产业“十三五”重点产品目录》应无悬念。

受益于政策红包,我国石墨烯发展初见成效,主要体现在技术和产业规模上。

技术研究方面,2011年,国内与石墨烯有关的论文为278篇,2012年为494篇,2013年为718篇,2014年上升至914篇,2015年为1239篇;技术专利上。目前我国在国际上已经申请2200多项石墨烯专利技术,约为全球石墨烯专利技术的三分之一。

产业规模上,我国形成了以江苏省(常州、无锡、南京等地)为中心,宁波、青岛、重庆、德阳、河北、北京等地活跃分散发展的格局。产业链中,下游公司居多。目前,我国石墨烯产业已经有超过50家的制备及相关应用开发企业,目前市场竞争也主要集中在石墨烯规模化制备技术以及与下游商业化应用对接两方面。

二、产业化困境:工艺水平与利润作祟

目前,全球范围内还没有一家企业实现真正石墨烯及其衍生品的产业化,国内企业中除了两家企业实现了应用于LED行业的石墨烯产品的小规模生产外,其余研究机构及企业均只能小批量生产,产品也主要用于研究机构的研究。

国内石墨烯产业处于初级发展阶段,工艺水平不高、企业难以获利是阻碍石墨烯产业化发展的两大因素。

工艺上来看,如何批量化地制备大面积、稳定性好、高质量的石墨烯是难点之一,目前整个行业仍处于产品研发阶段,只有少数企业能够大规模制备高质量石墨烯,行业层面的不良率影响了下游的应用推广。

利润方面,石墨烯获取成本仍旧高企,而应用市场尚未完全打开,这使得石墨烯公司难以稳定获取利润,自然规模不显。未来这些企业需要整合好上下游产业链,降低成本并提高销售。

三招发力石墨烯产业千亿元规模可期

根据《中国制造2025》重点领域技术路线图的要求,2020年石墨烯需要形成百亿产业规模,2025年整体产业规模突破千亿,为实现这一发展目标,我国石墨烯产业应该在以下方面取得突破:

其一,提高技术,让石墨烯材料能够应用在更多的下游产品和领域中。未来,石墨烯器件有望替代互补金属氧化物半导体(CMOS)器件,在纳米电子器件,光电化学电池、超轻型飞机材料等研究领域得到应用。

其二,主攻消费类电子产品。石墨烯制备水平和应用技术水平的发展是相辅相成的,以目前的发展水平看,电子元件领域的应用对石墨烯的质量和技术要求最高,也最难以实现,我们预计其应用在10年左右;石墨烯在消费电子类的应用主要需克服制备技术的难关,这也是目前石墨烯研究中最热点的方向。

其三,积极与国外机构合作,或并购海外优秀的石墨烯公司,这将是我国石墨烯产业提高技术,扩大规模的“捷径”。

石墨烯技术产业发展现状与趋势

摘要:2013年1月,石墨烯入选欧盟两项“未来和新兴技术旗舰项目”之一(另一项为“人类大脑工程”),欧盟委员会计划在未来十年投入10亿欧元开展石墨烯应用技术研发与产业化,再一次激起了各界对这一革命性材料的关注。 关键字:石墨烯;态势;趋势;技术转移;石墨烯;态势;趋势;技术转移;石墨烯;技术转化;产业化 石墨烯(Graphene)又称单层墨,是一种新型的二维纳米材料,也是目前发现的硬度最高、韧性最强的纳米材料。因其特殊纳米结构和优异的物理化学性能,石墨烯在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域应用前景广阔,被公认为21世纪的“未来材料”和“革命性材料”。英国两位科学家因发现从石墨中有效分离石墨烯的方法而获得2010年诺贝尔奖,引起了科学界和产业界的高度关注,石墨烯相关专利开始呈现爆发式增长(2010年353件,2012年达1829件)。世界各国纷纷将石墨烯及其应用技术研发作为长期战略予以重点关注,美国、欧盟各国和日本等国家相继开展了大量石墨烯研发计划和项目。总体看来,石墨烯技术开始进入快速成长期,并迅速向技术成熟期跨越。全球石墨烯技术研发布局竞争日趋激烈,各国的技术优势正在逐步形成,但总体竞争格局还未完全形成。具体发展态势如下: 态势一:制备与改性的突破为产业化提供了技术支撑 一方面,石墨烯制备技术取得突破。石墨烯制备技术与设备是石墨烯生产的基础。一直以来,石墨烯大规模制备技术是阻碍其产业化的最重要因素。近来,石墨烯制备技术取得了若干突破,目前已形成自上而下(Top-Down)和自下而上(Bottom-Up)两种途径,开发出了从简易低成本制造到大面积量产工艺的多种方法,包括:机械剥离、氧化还原法、化学气象沉积(CVD)、外延生长、有机合成、液相剥离等。这些方法各有优缺点,需要根据不同的需求进行选择(表1)。其中,氧化还原法因成本低且易实现,有望成为最具发展前景的制备方法之一。同时,各种方法

石墨烯材料的研究进展论文

石墨烯材料的研究进展 摘要:石墨烯是近年被发现和合成的一种新型二维碳质纳米材料。由于其独特的结构 和新奇的物化性能,在改善复合材料的热性能、力学性能和电性能等方面具有很大的潜力,已成为纳米复合材料研究的热点。综述了石墨烯纳米复合材料的制备与应用研究进展,并对石墨烯纳米复合材料的发展前景进行了展望。 关键词:石墨烯;纳米复合材料;制备;应用 1,材料的基本情况 石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料,是构成其它碳同素异形体的基本单元。石墨烯的理论研究已有60多年的历史,一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用胶带反复剥离高定向热解石墨的方法,得到了稳定存在的石墨烯。石墨烯的出现颠覆了传统理论,使碳的晶体结构形成了从零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系。 石墨烯的结构非常稳定。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。石墨烯是构成石墨,木炭,碳纳米管和富勒烯碳同素异形体的基本单元。完美的石墨烯是二维的,它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边形存在,则会构成石墨烯的缺陷。12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管 石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜,人们发现,石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性,它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高于碳纳米管和金刚石,石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料,据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜(厚度约100 纳米),那么它将能承受大约两吨重物品的压力,而不至于断裂,石墨烯是世界上导电性最好的材料。 常温下其电子迁移率比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率比铜或银更低,为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低,电子迁移的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。石墨烯另一个特性,是能够在常温下观察到量子霍尔效应。 2,最热的应用合成 石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄,强度超大的特性,石墨烯可被广泛应用于各领域. 根据其优异的导电性,使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机,碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。最小最快石墨烯晶体管。2011年4月7日IBM向媒体展示了其最快的石墨烯晶体管,该产品每秒能执行1550亿个循环操作,比之前的试验用晶体管快50%。 石墨烯材料还是一种优良的改性剂,在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面,由

2018年石墨烯行业市场分析报告

2018年石墨烯行业市场分析报告

投资要点 核心观点 2017年石墨烯产业化加速发展,随着《“十三五”材料领域科技创新专项规划》中重点发展石墨烯的政策颁布,在国家战略的大力支持和资本投入下,石墨烯下游应用有望实现产业化突破。石墨烯行业热点不断,百家争鸣,一派欣欣向荣之后隐现虚火过旺。面对石墨烯行业鱼龙混杂的现状,去伪存真,挖掘真正的石墨烯标的,成为该行业投资制胜的关键。氧化还原法作为最具潜力的石墨烯规模制备方法,其下游应用之一石墨烯锂电导电剂有望成为石墨烯产业化应用的突破点。建议跟踪国家扶持政策、高校科研成果等,短期适合主题投资,静候相关公司应用层面的产业化突破,提前布局石墨烯优质标的,关注道氏技术、东旭光电。 中国石墨烯产业化位居世界前列,相关企业遍地开花,去伪存真成关键 石墨烯产业是中国少数位居世界发展前列的产业之一。石墨烯产业化在我国起步早,发展迅速。得益于科研单位的技术进展,政府的政策支持,以及相关产业资金的大力投入,目前已经形成了囊诺几乎所有石墨烯下游应用的局面,呈现出“百花齐放百家争鸣”的大好形势。随着《中国制造2025》以及《“十三五”材料领域科技创新专项规划》中重点发展石墨烯的政策颁布,石墨烯产业化进一步迎来了投资热潮。但是重赏之下,有勇夫李逵亦有充数李鬼。面对石墨烯行业虚火过旺鱼龙混杂的问题,去伪存真、发掘真正投资办实事的石墨烯企业成为关键所在。 石墨烯下游市场突破点——锂电池导电剂 随着石墨烯应用的兴起,对于产业链上游石墨烯原料的需求日益增加,如何实现石墨烯原料的大规模制备成为业界最关心的问题,也是目前制约石墨烯产业飞速发展的最大瓶颈。决定量产的关键因素首先是技术成熟度,其次是制造成本和产业应用障碍。氧化还原法凭借技术成熟、成本低、产业化应用障碍少,成为最有前景的石墨烯规模制备方案。石墨烯主要分为粉体(微片)和薄膜两类,氧化还原法制备得到的是石墨烯粉体。在石墨烯粉体众多的下游应用中,石墨烯锂电池导电剂凭借市场规模巨大、替代现有体系简单、综合成本低的优势,有望率先成为石墨烯下游应用的突破点。

中国核电之发展背景及未来发展需注意的问题

中国核电之发展背景及未来发展需注意的问题 徐清致 2011302480065 摘要:核电作为一种清洁能源,对于满足中国电力需求、优化能源结构、减少环境污染、促进经济能源可持续发展具有重要战略意义。这就要求制定核电发展长远规划,制定与采用核安全法规标准,理性看待核电技术,杜绝核风险决策机制以及安全监管制度上的缺失,保证天然铀可持续供应,妥善处理放射性废物,大力培养核能领域高级人才。 关键词:中国;核电;未来发展 引言 中国长期以来,以煤炭为主的能源结构不仅已无法适应经济的快速发展,也造成了较严重的社会能源、环境问题。能源发面,煤炭可供人类使用的时间为二百至二百二十年,中国面临煤炭枯竭的严峻形势不言而喻;环境发面,燃用各种化石燃料将向大气中排放大量的温室气体二氧化碳,硫氧化物和氮氧化物等有害气体以及大量的烟尘,对环境造成极其严重的破坏。因此,中国有必要积极改善能源利用结构和实现能源的多元化供给。目前,由于有枯水期和丰水期的分别,造成水电电力不够稳定;而太阳能和风能在短期内又不可能在总电力装机容量中占有较大的份额。所以,核能是目前唯一达到工业应用、可以大规模替代化石燃料的能源。而日本福岛核泄露事件又一次为人们敲响警钟,中国核电产业是就此止步还是继续推进?该如何推进?因此,本文从中国发展核电的必要性出发,结合核电产业在中国的现状和存在的问题,提了出中国核电未来发展需注意的问题。 一、我国核电发展的背景 (一)我国发展核电的必要性与必然性 我国核电发展方针由“适度发展”到“推进发展”,最后确定为“积极发展”,这是国家经济和社会发展的现实需要。实践证明,核电是安全、清洁和高效的能源。发展核电,对于我国满足电力需求,优化能源结构,保障能源安全,促进经济持续发展,具有十分重要的战略性意义。同时,是减少环境污染,实现经济和生态环境协调发展的有效途径;是保持核工业体系完整能力、促进我国装备制造产业升级的重要措施;也是顺从世界能源利用趋势的必然选择。 1 调整和优化能源结构 能源是国民经济的基础产业,是制约我国经济持续发展的重要环节。改革开放二十余年来我国能源工业已得到巨大的发展,为我国国民经济的发展做出重大贡献。但当前,我国的能源结构中以燃煤为主,致使大气污染严重,且由于大量煤炭运输导致交通运输紧张。同时,我国中长期的能源供需平衡中也存在着值得关注的缺口,特别是对于东南沿海经济发达、能源资源匮乏地区,这种缺口尤为突出。因此,优化能源结构已提到议事日程上。核电在优化能源结构、减少环境污染、缓解交通运输紧张、填补能源供需矛盾等方面都将发挥重要的作用。 2 防止温室效应,保护环境 从环保角度讲,核能无疑是应对地球温室效应的最佳手段。对比各种能源发电,核电基本实现了温室气体的零排放。据统计,每22吨铀发电所节约的CO2量相对于100万吨煤所

石墨烯研究现状及应用前景

石墨烯材料研究现状及应用前景 崔志强 (重庆文理学院材料与化工学院,重庆永川402160) 摘要:近几年来, 石墨烯材料以其独特的结构和优异的性能, 在化学、物理和材料学界引起了轰动。本文引用大量最新的参考文献,阐述了石墨烯的制备方法如机械剥离法、取向附生法、加热 SiC 法、爆炸法、石墨插层法、热膨胀剥离法、电化学法、化学气相沉积法、氧化石墨还原法、球磨法等,分析了各种制备方法的优缺点。论述了石墨烯材料在透明电极、传感器、超级电容器、能源储存、复合材料等方面的应用,同时简要分析了石墨烯材料研究的现实意义,展望了其未来的发展前景。 关键词:石墨烯材料;制备方法;现实意义;发展现状;应用前景 中图分类号: TQ323 文献标识码:A 文章编号: Research status and application prospect of graphene materials Cui Zhiqiang (Faculty of materials and chemical engineering, Chongqing Academy of Arts and Sciences, Yongchuan, Chongqing 402160) Abstract: In recent years, graphene has caused a sensation in chemical, physical and material science due to its unique structure and excellent properties. Cited in this paper a large number of the latest references, expounds the graphene preparation methods such as layer method, thermal mechanical stripping method, orientation epiphytic method, heating SiC method, explosion, graphite intercalation expansion stripping method, electrochemical method, chemical vapor phase deposition method, graphite oxide reduction method, ball milling method, and analyze the advantages and disadvantages of various preparation methods. This paper discusses the application of graphene materials in transparent electrodes, sensors, super capacitors, energy storage and composite materials, and briefly analyzes the practical significance of the study of graphene materials, and gives a prospect of its future development. Keywords: graphene materials; preparation methods; practical significance; development status; application prospect 0 引言 1985 年英美科学家发现富勒烯[1]和1991 年日本物理学家Iijima 发现碳纳米管[2],加之英国曼彻斯特大学科学家于2004 年成功制备石墨烯[3]之后,金刚石(三维)、石墨(三维)、石墨烯(二维)、碳纳米管(一维)和富勒烯(零维)组成了一个完整的碳系材料“家族”。从理论上说,石墨烯是除金刚石外所有碳晶体的基本结构单元,如果从石墨烯上“剪”出不同形状的薄片,进一步就可以包覆成零维的富勒烯,卷曲成一维的碳纳米管,堆叠成三维的石墨,如图1 所示[4]。由于石墨烯优异的电学、热学、力学性能,近年来各国科研人员对其的研究日益增长,已经是材料科学领域的研究热点之一。2010 年诺贝尔物理学奖揭晓[5-6]之后,人们对石墨烯的研究和关注越来越多,新的发现不断涌现。在不断深入研究石墨烯的制备方法和性质的过程中,其应用领域也在不断扩大。由于石墨烯缺乏带隙以及在室温下的超高电子迁移率、低于银铜的电阻率、高热导率[7]等,在光电晶体管、生化传感器、电池电极材料和复合材料方面有着很高

2021石墨烯行业研究分析报告

2021年石墨烯行业研究 分析报告

目录 1.石墨烯行业现状 (4) 1.1石墨烯行业定义及产业链分析 (4) 1.2石墨烯市场规模分析 (5) 2.石墨烯行业前景趋势 (6) 2.1石墨烯的应用领域十分广泛 (6) 2.2行业进入快速发展期 (6) 2.3产业集群逐步扩大 (7) 2.4用户体验提升成为趋势 (8) 2.5行业协同整合成为趋势 (8) 3.石墨烯行业存在的问题 (8) 3.1技术问题 (8) 3.2市场问题 (9) 3.3成本问题 (9) 3.4关键技术有待突破 (9) 3.5应用市场有待拓展 (10) 3.6标准体系有待完善 (10) 3.7产业结构调整进展缓慢 (11) 3.8供给不足,产业化程度较低 (11) 4.石墨烯行业政策环境分析 (13) 4.1石墨烯行业政策环境分析 (13)

4.2石墨烯行业经济环境分析 (13) 4.3石墨烯行业社会环境分析 (13) 4.4石墨烯行业技术环境分析 (14) 5.石墨烯行业竞争分析 (15) 5.1石墨烯行业竞争分析 (15) 5.1.1对上游议价能力分析 (15) 5.1.2对下游议价能力分析 (15) 5.1.3潜在进入者分析 (16) 5.1.4替代品或替代服务分析 (16) 5.2中国石墨烯行业品牌竞争格局分析 (17) 5.3中国石墨烯行业竞争强度分析 (17) 6.石墨烯产业投资分析 (18) 6.1中国石墨烯技术投资趋势分析 (18) 6.2中国石墨烯行业投资风险 (18) 6.3中国石墨烯行业投资收益 (19)

1.石墨烯行业现状 1.1石墨烯行业定义及产业链分析 石墨烯行业是指从事石墨烯相关性质的生产、服务的单位或个体的组织结构体系的总称。深刻认知石墨烯行业定义,对预测并引导石墨烯行业前景,指导行业投资方向至关重要。石墨烯具有非常好的导热性、电导性、透光性,而且具有高强度、超轻薄、超大比表面积等特性,广泛应用于锂离子电池电极材料、太阳能电池电极材料、薄膜晶体管制备、传感器、半导体器件、复合材料制备、透明显示触摸屏、透明电极等方面。并且在政策的扶持鼓励下,我国石墨烯产业近年迎来大发展,被业界普遍看好其发展,国内企业也越来越重视对石墨烯的研究和投资。 我国石墨烯行业在经过短暂的结构调整后,淘汰掉落后产能、筛选掉不合格企业,并且随着居民消费观念的转变和消费需求的

中国核电发展现状及未来发展趋势

中国核电发展现状及未来发展趋势 山东大学 能源与动力工程学院 公元1964,中国西北,罗布泊的一声巨响,向世界宣告,中国拥有了自己的核武器。 1970年12月26日,中国第一艘核潜艇下水,代表我国开始使用核动力。 1991年12月15日,我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站——秦山核电站正式并网发电,代表着中国在和平利用核能的道路上迈出了坚实的第一步。 漫漫征途,从中国第一次核试验,到第一核电机组并网发电,中国核能利用已经走过了近三十年。在党中央、国务院的正确领导下,我国核电经过20多年的发展,取得了显著成绩。核电设计、建设和运营水平明显提高,核电工业基础已初步形成。三十年风风雨雨,三十年艰苦历程。中国核电从无到有,为共和国的华美乐章添加了最美妙的音符。 我国核电现状 从上世纪80年代起,经过起步和小批量两个阶段的建设,我国目前形成了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾三个核电基地。截至到2004年9月,我国共有9台核电机组投入运行,装机容量达到700万千瓦。2003年底,我国核电装机容量和核发电总量,分别占我国电力总装机容量和发电量的1.7%和2.3%。在浙江、广东两省,2003年核发电量均超过本省总发电量的13%,核电成为当地电力供应的重要支柱。 与此同时,通过引进与自主研发,我国在核电站维护运营及设计方面都有了很大的的进步:秦山一期核电站已经安全运行13年,在2003年结束的第七个燃料循环中创造了连续安全运行443天的国内核电站最好成绩,2003年世界核电运营者协会(WANO)九项性能指标中,秦山核电站有六项指标达到中值水平,其中三项指标达到世界先进水平。秦山二期国产化核电站全面建成投产,实现了我国自主建设商用核电站的重大跨越,比投资1330美元/千瓦,国产化率55%,经受住了初步运行考验,表现出了优良的性能,实现了较好的经济效益和社会效益。秦山三期重水堆核电站提前建成投产,实现了核电工程管理与国际接轨,创造了国际同类型核电站的多项纪录。 广东大亚湾核电站投运10年来,保持安全稳定运行,部分运行指标达到国际先进水平,取得了较好的经济效益。广东岭澳核电站也已经全面建成投产并取得良好的运行业绩。江苏田湾核电站1号机组正在调试过程中。此外,我国出口巴基斯坦的恰希玛核电站2000年6月并网发电,2003年负荷因子达到85%。 我国核电当前技术水平与发展情况 进入二十一世纪,传统能源的利用程度已经接近极限,而且,由于工业革命以来,人类对化石能源的过分利用,对环境造成了难以消除的影响。今天,面对油价高涨,能源短缺,各国都在寻找能源的解决办法。中国科学院学部核能发展战略咨询组起草的一份战略研究报告指出,我国能源供应面临三大挑战:第一,能源发展需求与我国能源资源人均拥有量不足之间的矛盾;第二,以煤为主的能源结构不合理,大量燃煤造成严重的环境污染和温室气体问题;第三,能源利用效率不高,能源浪费比较严重。为应对上述挑战,我国将强化节能和提高能效作为基本国策放在首位,并逐步调整和优化能源结构,逐步降低化石能源的消耗份额,提高新能源的份额。而“在各种替代能源中,只有核能既是一种经济、安全、洁净的能源,又可大规模地替代化石能源。只有积极发展核

基于石墨烯的锂离子电池负极材料设计研究进展

基于石墨烯的锂离子电池负极材料 研究进展 院系:材料科学系 专业:材料学 姓名:雷冰冰 学号:14210300023

基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展 摘要:锂离子电池因其质量轻、能量密度大、安全的优点,广泛应用于便携式电子设备领域,逐步成为了应用最佳和最有发展前途的能源。为了进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命,需要进一步开发新的负极材料。由于石墨烯具有优越的导电性、超高的比表面积和很好的机械强度等特点, 其在锂离子电池负极材料方面显示出潜在的应用前景[1]。本文综述了目前世界上对于基于石墨烯材料的锂离子电池负极材料的研究现状。并对现有研究存在的不足做出了评价和预测了未来的研究方向。 关键词:锂离子电池;负极材料;石墨烯 前言:相比其他可充二次电池,锂离子电池中具有高的比容量、相对低的自放电、长的循环寿命和小的环境污染等优点,被广泛应用于便携式电子设备中。近几年能源环境问题及世界各国发展电动车的需求,因此迫切需要开发更高能量密度(高比容量)、更高功率密度(高的倍率性能)和更长循环寿命(优越的循环性能)的锂离子电池。锂离子电池电化学性能的提高关键因素在于其正负极材料的提升。 目前,商业化的锂离子电池负极材料石墨具有理论比容量低(372 mAhg-1)和锂离子传输系数低(10-7~10-10cm2s-1)等缺点严重限制了锂离子电池性能的进一步提升。因此,开发设计高比容量、高倍率性能和优越循环性能的新型锂离子电池负极材料至关重要。新型纳米碳材料

-石墨烯具有优异的导电性、超高的比表面积和很好的机械强度等优点,被认为是最有潜力的锂离子电池负极材料[2]。是当前科学领域研究的热点。但是,石墨烯纳米片层之间由于范德华力作用容易发生堆积或团聚等问题,并且常用的化学合成法得到的石墨烯一般具有较多的残余含氧官能团;这些因素都会影响石墨烯作为负极材料的循环性能和倍率性能。因此,对石墨烯材料的结构改进、表面官能团改性以及运用掺杂、复合等手段来改进石墨烯作为锂离子电池负极材料的研究是当今的热点。本文就以上几个方面对最新的石墨烯基锂离子电池负极材料研究进展进行了综述,并对目前存在的问题和未来发展方向提出了自己的看法。 石墨烯基材料储锂性能: 1、原理解释:材料的性能是由其结构决定的。弄清楚性能背后的结构性原理对实验的可重复性意义重大,并对未来的继续研究具有重要的指导和预测作用。因此,机理解释方面的研究工作是非常重要的部分。Nasir[3]等人总结了前人有关石墨烯及其衍生材料在能量存储和转换方面的制备和应用,得出石墨烯复合材料的性能不仅依靠单独组分的性能,也与它们之间的相互作用有很大的关系;所以控制复合物中组分配比,密度,化学键的种类以及空间结构是很关键的。同时,该课题组也提出了一些建设性的看法,可以通过掺杂不同元素或者采用3D结构以防止石墨烯重新堆叠,露出石墨烯表面;可以通过改善晶体与石墨烯之间的物理化学作用提高石墨烯复合材料在使用中的稳

浅谈石墨烯的发展与应用

浅谈石墨烯的发展与应用 碳元素广泛存在于自然界,其独特的物性和多样的形态随着人类文明的进步而逐渐被发现。自1985年富勒烯和1991年碳纳米管被科学家发现以后,三维的金刚石、一维的碳纳米管、零维的富勒球组成了碳系家族。碳的零维、一维、三维结构材料已经被实验证实可以稳定存在的,那二维的理想石墨烯(Graphene)片层能自由存在吗?关于准二维晶体的存在性,科学界一直存在争论。早先科学家认为,准二维晶体材料由于其本身的热力学不稳定性,在室温环境下会迅速分解或拆解,长程有序结构在无限的二维体系中无法维持。但单层Graphene作为研究碳纳米管的理论模型得到了广泛的关注。直到2004年,英国曼彻斯特大学的物理学教授Geim等用一种极为简单的方法剥离并观测到了自由且稳定存在的单层Graphene,掀起了一场关于Graphene理论与实验的研究新热潮。Graphene 是材料科学和凝聚态物理学领域的一颗迅速上升的新星。尽管一般的材料要等到商业产品的出现,其应用价值才能被肯定,但是Graphene在基础科学中的重要性却无需更多的证明。虽然Graphene走过的历史很短,但是这种严格的二维材料具有特殊的晶体学和电学性质,并且在应用方面有可预见的价值。 一、Graphene的结构 Graphene是由碳原子六角结构(蜂窝状)紧密排列的二维单层石墨层。每个碳原子通过σ键与其它三个碳原子连接,由于每个碳原子有四个价电子,所以每个碳原子又会贡献出一个未成键的π电子。这些π电子在晶体中自由移动赋予了Graphene良好的导电性。同时,Graphene还可以包成0维富勒烯,卷成1维碳纳米管,叠成3维石墨,它是众多碳质材料的基元,如果对Graphene有更深入的了解,就有可能依照人们的意愿定向制备某种需要的碳质材料。在此有一点需要说明,Graphene层并不是完全平整的,它具有物质微观状态下固有的粗糙性,表面会出现起伏如波浪一般。这种褶皱会自发的产生并且最大厚度可达到0.8nm,也有一种观点认为褶皱是由于衬底与Graphene相互作用导致的,具体原因还在进一步研究中。 在回顾关于Graphene早先的工作之前,定义什么是2维晶体是很有用的。很显然,单原子薄层是2维晶体,100个单原子层的叠加可以认为是一个薄的3维材料。但是具体多少层才算是3维材料?对于Graphene,这个问题变得比较明朗。众所周知,电子结构随着层数的变化而迅速演变,10层的厚度就可以达到3维石墨的限制要求。在很好的近似下,单层和双层Graphene都有简单的电子光谱:它们都是具有一种电子和一种空穴的零带隙的半导体(亦即零交叠半金属)。对于三及三以上数目的薄层,光谱将变得复杂:许多电荷载体出现,导带和价带也明显的交叠。这一条件就将Graphene区分成三类:单、双、多(3到<10)层Graphene,更厚的结构可以被认为是薄层的石墨。 二、Graphene的性质 虽然有很多新的2维材料,但是目前几乎所有的试验和理论的成果都集中在Graphene上,而忽略了其它2维晶体的存在。对Graphene的这种偏爱是否公

(完整word版)我国核电发展现状及未来发展趋势

一、我国核电发展现状: 在党中央、国务院地正确领导下,我国核电经过多年地发展,取得了显著成绩.核电设计、建设和运营水平明显提高,核电工业基础已初步形成.经过起步和小批量两个阶段地建设,目前形成了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾三个核电基地.在浙江、广东两省,年核发电量均超过本省总发电量地,核电成为当地电力供应地重要支柱.当前我国运行地核电有台机组、万千瓦发电运行,占全国发电装机总容量地左右,分别是秦山核电站、秦山二期核电站及扩建工程、秦山三期核电站,广东大亚湾核电站、广东岭澳核电站一期和江苏田湾核电站一期.文档收集自网络,仅用于个人学习 目前建设中核电站:广东:岭澳核电站二期、阳江核电站、台山核电站一期;辽宁:红沿河一期;福建:宁德核电站一期、福清核电站;浙江:秦山核电站一期扩建工程、三门核电站;山东:海阳核电站一期、石岛湾核电站.文档收集自网络,仅用于个人学习筹建中地核电站:湖南:桃花江核电站;湖北:大畈核电站;江西:彭泽核电站;海南:昌江核电站一期;广东:陆丰核电站、海丰核电站;广西:红纱核电站;辽宁:徐大宝核电站、东港核电站;重庆:涪陵核电站;四川:三坝核电站;浙江:龙游核电站;安徽:芜湖核电站、吉阳核电站;吉林:靖宇核电站;湖南:小墨山核电站;河南:南阳核电站;福建:漳州核电站、三明核电站.文档收集自网络,仅用于个人学习 秦山一期核电站已经安全运行年,在年结束地第七个燃料循环中创造了连续安全运行天地国内核电站最好成绩,年世界核电运营者协会()九项性能指标中,秦山核电站有六项指标达到中值水平,其中三项指标达到世界先进水平.秦山二期国产化核电站全面建成投产,实现了我国自主建设商用核电站地重大跨越,比投资美元千瓦,国产化率,经受住了初步运行考验,表现出了优良地性能,实现了较好地经济效益和社会效益.秦山三期重水堆核电站提前建成投产,实现了核电工程管理与国际接轨,创造了国际同类型核电站地多项纪录.广东大亚湾核电站投运十几年来,保持安全稳定运行,部分运行指标达到国际先进水平,取得了较好地经济效益.广东岭澳核电站也已经全面建成投产并取得良好地运行业绩.江苏田湾核电站号机组正在调试过程中.年月日,国务院批准建设广东岭澳核电站二期工程、浙江三门核电站一期工程.总之,中国核电在技术研发、工程设计、设备制造、工程建设、项目管理、营运管理等方面,具备了相当地基础和实力,为加快发展积累了经验、奠定了坚实地基础.加快核电发展地时机已经成熟,条件基本具备.文档收集自网络,仅用于个人学习、核电设计.我国核工业拥有一支专业配置齐全、知识和年龄结构较为合理地核电研究设计队伍,形成了设计管理和接口控制程序以及质量管理体系;掌握了一些国外核电成熟地设计技术;能自主设计建设万千瓦和万千瓦压水堆核电站,也具备了以我为主、中外合作设计建设百万千瓦级压水堆核电站地能力.中国核工业集团公司组织有关核电设计院,开展了国产化百万千瓦级压水堆核电机组地设计工作,目前初步设计已经完成,进入初步设计审查阶段. 文档收集自网络,仅用于个人学习 、核电技术研发.我国核工业建立了专业齐全地核科研体系,培养了一支水平较高地核电科研队伍,已建成了具有国际水平地大型核动力技术试验基地,各种试验台架、科研设施齐全,具备了较强地自主开发能力和消化吸收国外先进技术地能力,基本上可以满足自主设计地需要,为核电技术进步和后续发展提供了有力保证.在设计技术研究工作中,解决了核电站工程设计地许多技术难点,初步形成了较为完善地核电工程设计分析地骨干程序系统.初步形成了一套先进反应堆设计方法和试验验证手段,提高了我国先进压水堆设计开发地能力.目前我国正在立足自主开发第三代、第四代核电关键技术. 文档收集自网络,仅用于个人学习 、核电工程建设管理.目前开工建设地核电项目,无论是国产化项目,还是中外合作地项目,都建立了规范地法人治理结构,项目业主对核电站建设和运营全面负责.在工程项目

中国石墨烯行业发展报告

2016年中国石墨烯行业发展报告 前言 2016年以来,石墨烯概念股如东旭光电、华丽家族、方大炭素、中泰化学等备受资本追捧。国内外各大锂电企业有关石墨烯项目布局,有的选择石墨烯导电剂技术研发,有的走向石墨烯复合正负极材料之路。这其中,不乏号称已经生产出“石墨烯电池”的锂电企业。石墨烯火热的背后,具体应用领域潜力如何?都有哪些助推的洪荒之力? 一、国家政策鼓励支持石墨烯产业发展 近年来,国家出台多项政策,鼓励支持石墨烯产业发展。国家各部委不断出台指导意见和规划文件,明确了对石墨烯材料的支持与发展要求。 二、石墨烯的技术研究进入快速发展轨道 从石墨烯相关专利申请趋势看,其相关专利的申请在上个世纪末就已出现,但随后发展较为缓慢。直到2008年后,专利申请数量才开始出现实质性的大幅增长。特别是在安德烈·K·海姆教授和科斯佳·诺沃谢洛夫研究员因对石墨烯的研究共同获得2010年诺贝尔物理学奖以后,全球石墨烯专利申请数量开始急剧增长,其中,2014年全球石墨烯相关专利的申请数量就高达5047件,表明石墨烯的相关技术研究进入快速发展轨道。 根据石墨烯相关专利历年的申请情况,结合每年专利发明人数量,2008年以前为石墨烯研发技术的萌芽阶段,2008年至2015年为技术的成长阶段,而2015年之后石墨烯研发生产及应用技术开始趋向于成熟,即成熟阶段初期,这个阶段石墨烯开始逐步小规模生产,但是,其生产及应用技术仍有待于进一步突破。 三、石墨烯应用需求多样化,引领多领域划时代的变革 石墨烯是由碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格材料,单层石墨烯薄膜只有一个碳原子厚度,是目前已知的最薄的一种新材料,具有极高的比表面积、超强的导电性和强度以及透明度等优点。石墨烯同时具备透光性好、导热系数高、电子迁移率高、电阻率低、机械强度高等众多普通材料所不具备的性能,未来有望在电子、储能、催化剂、传感器、光电透明薄膜、超强复合材料以及生物医疗等众多领域应用,可以说是未来最有前景的先进材料之一,引领多领域划时代的变革。 《中国制造2025》提出:明确要求高度关注颠覆性新材料对传统材料的影响,做好超导材料、纳米材料、石墨烯、生物基材料等战略前沿材料提前布局和研制,加快基础材料升级换代。《<中国制造2025>重点领域技术路线图(2015年版)》中称,石墨烯产业“2020年形成百亿产业规模,2025年整体产业规模突破千亿”的发展目标。 1、导电油墨:石墨烯导电油墨具备成本优势

石墨烯材料研究进展

石墨烯材料研究进展 化学工程与工艺 0909403068 王月 摘要:石墨烯具有非凡的物理及电学性质,如高比表面积、高导电性、高机械强度、易于修饰及大规模生产等。2004年石墨烯的成功剥离,使石墨烯成为形成纳米尺寸晶体管和电路的“后硅时代”的新潜力材料,其产品研发和应用目前正在全球范围内急剧增加。本文通过对石墨烯的特性、制备和应用现状几方面进行了综述。 关键词:石墨烯制备应用进展 石墨烯是碳 原子紧密堆 积成单层二 维蜂窝状晶 格结构的一 种碳质新材 料,是构筑 零维富勒 烯、一维碳 纳米管、三 维体相石墨等sp2杂化碳(即碳以双键相连或连接其他原子)的基本结构单元,如图1所示。石墨烯的理论研究已有60多年的历史,但直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈〃海姆和康斯坦丁〃诺沃肖洛夫,

利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨 烯晶体,并发现了石墨烯载流子的相对论粒子特性,才引发石墨烯研 究热。这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷,人们发现,将石墨烯 引入工业化生产的领域已为时不远了[1]。 1石墨烯的特性 石墨烯是零带隙半导体,有着独特的载流子特性,为相对论力学 现象的研 究提供了一条重要 途径;电子在石墨 烯中传输的阻力很 小,在亚微米距离 移动时没有散射,具 有很好的电子传输 性质;石墨烯韧性 好,它们每100nm 距离上承受的最大 压力可达2.9N [2],是迄今为止发现的力学性能最好的材料之一。石墨烯特有的 能带结构使空穴和电子相互分离,导致了新电子传导现象的产生,如 量子干涉效应、不规则量子霍尔效应。Novoselov 等观察到石墨烯具 有室温量子霍耳效应,使原有的温度范围扩大了10倍。石墨烯在很 多方面具备超越现有材料的特性,具体如图 2 [3]所示,日本企业的 一名技术人员形容单层石墨碳材料“石墨烯”是“神仙创造的材料”。 图2 石墨烯的特点

石墨烯深度行业分析

石墨烯深度行业分析 石墨烯产业化大幕拉开,以石墨烯新材料应用创新推动传统行业升级将是未来三年主旋律。从行业基本面来看,石墨烯已经突破了制备的瓶颈,粉体和薄膜材料两大细分领域已经涌现出了一批优秀的企业,未来石墨烯的发展思路将是以应用创新为切入点推动传统行业向高性能材料升级,消费电子、锂电池、超级电容、橡塑、涂料等细分行业出现部分优势企业通过添加石墨烯材料大幅提升传统产品性能。 “粉”—石墨烯粉体材料制备工艺类化工属性,将以添加剂的形式提升传统产品性能。从制备工艺来看,石墨烯粉体制备工艺更多表现为类化工生产线的特点,大规模制备石墨烯的工艺有望很快得到突破。以粉体应用为主的行业包括防腐涂料、锂电池、超级电容、导热塑料、消费电子散热片等。石墨烯粉体将主要以添加剂的形式与传统产品混合,结合石墨烯特殊的物理化学特性生产具备更多功能、更高性能的新产品。 “膜”—石墨烯触摸屏只是开始,传感器类应用更值得期待!从制备工艺来看,石墨烯膜材料一般采用CVD方法,与粉体相比可以获得更大比例的单层石墨烯,产线洁净度要求高,具备消费电子产线属性。从行业应用来看触摸屏目前仍是主要出货产品形态,但是向3D touch传感器等新应用更值得期待!我们认为尽管石墨烯电路等纯石墨烯器件仍旧具备较长的产业演进过程,但是石墨烯传感器已经具备了量产条件。 一、界定石墨烯:产业和学界的不同定义 1.学界定义石墨烯:单层碳原子构成的新材料 石墨烯是由sp2杂化碳原子形成的厚度仅为单层原子的排列成蜂窝状六角平面晶体,通俗来讲就是单层碳原子组成的单层石墨,其厚度仅为0.334nm。石墨烯最早被发现是在2004年,并获2010年度诺贝尔物理学奖。目前学术界对石墨烯的研究仍然集中在对单层石墨烯的性能表征和应用上。严格单层石墨烯的制备和表征仍是非常大的难题。而产业推广则以石墨烯应用产品为主,以最终产品的性能为导向,两者有很大区分。 2.产业界定义石墨烯:满足功能即可,不局限于单层 石墨烯是人类已知的最薄最坚硬的纳米材料,强度是钢铁的数十倍,同时还具备良好的拉伸性。导热系数高达5300W/m·K,高于碳纳米管和金刚石;常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s,而电阻率只约10-6Ω·cm,比铜或银更低,是目前世上发现的电阻率最小的材料。同时还具备极大的比表面积。由于其优质的特性,石墨烯可被广泛应用于锂离子电池电极材料、太阳能电池电极材料、薄膜晶体管制备、传感器、半导体器件、复合材料制备、透明显示触摸屏、透明电极等方面。

2021石墨烯行业现状及前景趋势

2021年石墨烯行业现状 及前景趋势

目录 1.石墨烯行业现状 (5) 1.1石墨烯行业定义及产业链分析 (5) 1.2石墨烯市场规模分析 (7) 1.3石墨烯市场运营情况分析 (7) 2.石墨烯行业存在的问题 (10) 2.1技术问题趋势 (10) 2.2市场问题趋势 (10) 2.3成本问题趋势 (11) 2.4应用市场有待拓展 (11) 2.5标准体系有待完善 (11) 2.6行业服务无序化 (12) 2.7供应链整合度低 (12) 2.8产业结构调整进展缓慢 (13) 2.9供给不足,产业化程度较低 (13) 3.石墨烯行业前景趋势 (14) 3.1石墨烯复合材料种类多样 (14) 3.2性能优良且应用前景广阔 (14) 3.3石墨烯的应用领域十分广泛 (15) 3.4产业资源加速整合 (15) 3.5政策利好 (15)

3.6延伸产业链 (15) 3.7行业协同整合成为趋势 (16) 3.8生态化建设进一步开放 (16) 3.9服务模式多元化 (17) 3.10呈现集群化分布 (17) 3.11需求开拓 (18) 3.12行业发展需突破创新瓶颈 (18) 4.石墨烯行业政策环境分析 (20) 4.1石墨烯行业政策环境分析 (20) 4.2石墨烯行业经济环境分析 (20) 4.3石墨烯行业社会环境分析 (20) 4.4石墨烯行业技术环境分析 (21) 5.石墨烯行业竞争分析 (22) 5.1石墨烯行业竞争分析 (22) 5.1.1对上游议价能力分析 (22) 5.1.2对下游议价能力分析 (22) 5.1.3潜在进入者分析 (23) 5.1.4替代品或替代服务分析 (23) 5.2中国石墨烯行业品牌竞争格局分析 (24) 5.3中国石墨烯行业竞争强度分析 (24) 6.石墨烯产业投资分析 (25)

2018年石墨烯产业发展现状分析报告

2018年石墨烯产业发展现状分析报告

目录 一 产业概况 (一)产业规模 (二)产业链分析 1. 产业链上游 2. 产业链中游 3. 产业链下游 (三)石墨烯产业区域分布 1. 石墨烯产业全球分布 2. 我国石墨烯产业区域分布 (四)国内外重点企业动态 二 产业技术进展 (一)国外技术进展 (二)国内技术进展 三 产业发展问题及对策建议 (一)石墨烯产业发展存在的问题 (二)政策建议 图表目录 表1 石墨烯制备方法 表2 石墨烯应用产品及相关企业 表3 我国石墨烯主要产区企业分布 表4 国内主要石墨烯企业动态 表5 各国石墨烯技术动态 表6 我国石墨烯技术动态 图1 2011-2017年我国石墨烯企业增长情况 图2 石墨烯技术专利申请数量的年度分析 图3 我国受理的石墨烯专利公开数量年度变化趋势图4 全球石墨烯专利受理地区及机构分析 图5 我国新注册石墨烯企业地区分布

摘 要:一石墨烯作为最受关注的新材料,2017年产业化进程不断加快,但受制于制备技术工艺不成熟二应用市场缺少实质性产 品,石墨烯突破产业化瓶颈尚需时日三与此同时,我国石墨 烯产业在发展过程中逐渐显现出同质化发展的苗头三未来, 需要进一步优化石墨烯产业市场环境,加强政策支撑二服务 支撑二产业支撑,提高石墨烯市场集中度和产业竞争力,以 推动石墨烯产业持续健康发展三 一 产业概况 总体来看,2017年石墨烯产业延续了近几年火热的势头,依然是社会关注度最高的新材料,产业规模不断扩大呈爆发式增长势头,技术专利数量快速增长,正在接近实现产业化三但是,从产业生命周期的角度看,石墨烯产业仍处在导入期:大量企业进入二中小企业为主二中上游产业发展速度相对较快二产业下游缺乏具有实质性应用产品,石墨烯产业化道路任重而道远三

石墨烯复合材料的研究及其应用

石墨烯复合材料的研究及其应用 任成,王小军,李永祥,王建龙,曹端林 摘要:石墨烯因其独特的结构和性能,成为物理化学和材料学界的研究热点。本文综述了石墨烯复合材料的结构和分类,主要包括石墨烯-纳米粒子复合材料、石墨烯-聚合物复合材料和石墨烯-碳基材料复合材料。并简述石墨烯复合材料在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。 关键词:石墨烯;复合材料;纳米粒子;含能材料 Research and Application of Graphene composites ABSTRACT: Graphene has recently attracted much interest in physics,chemistry and material field due to its unique structure and properties. This paper reviews the structure and classification of graphene composites, mainly inclouding graphene-nanoparticles composites, graphene-polymer composites and graphene-carbonmaterials composites. And resume the application of graphene composites in the field of catalysis, electrochemistry, biological medicine and energetic materials. Keywords: graphene; composites; nanoparticles; energetic materials 石墨烯自2004年曼彻斯特大学Geim[1-3]等成功制备出以来,因其独特的结构和性能,颇受物理化学和材料学界的重视。石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体,是包括富勒烯、碳纳米管、石墨在内的碳的同素异形体的基本组成单元。石墨烯的制备方法主要有机械剥离法,晶体外延法,化学气相沉积法,插层剥离法以及采用氧化石墨烯的高温脱氧和化学还原法等[4-10]。与碳纳米管类似,石墨烯很难作为单一原料生产某种产品,而主要是利用其突出特性与其它材料体系进行复合.从而获得具有优异性能的新型复合材料。而氧化石墨烯由于其特殊的性质和结构,使其成为制备石墨烯和石墨烯复合材料的理想前驱体。本文综述了石墨烯复合材料的结构、分类及其在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。

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