石墨烯可行性分析报告.doc

石墨烯可行性研究报告 3.2 石墨烯市场分析与预测 石墨烯是一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的碳材料，在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新兴领域都将带来革命性的技术进步。石墨烯目前还处在研发阶段，各国对于这个新兴材料还处于一个专利布局期，尚还没有出现产业化动向，整个产业链也还没有形成。目前制备石墨烯的技术工艺不成熟，还没有达到一致性的品质，而且成品面积都非常小，不能适应工业化应用。但高达2000元/克的产品价格和广阔的市场前景引起了全球各国的广泛关注。 多功能性石墨烯材料及产品被韩国政府选定为未来革新产业之一。具有优秀导电性、比强度、导热性特性的石墨烯及透明电极、能源材料、超轻量材料等应用新材料的开发，市场容量为98兆韩元（相当于920亿美元），出口额预计380亿美元，提供10万个就业岗位，设备投资56.6兆韩元（相当于530亿 美元）。另据报道，韩国政府将投入1.5兆韩元（相当于14亿美元）的研发费用。 3.2.1 半导体产业应用市场分析与预测 多晶硅目前已经成为半导体产业的基础原料，被大量应用于集成电路的基质，有着“微电子大厦的基石”之称。随着制作工艺的不断提升，目前硅基芯片的运行速度已经达到了GHz的级别。随着技术的不断进步，对于计算机运行速度的要求也不断提高，目前的硅基集成电路的发展受到了本身材料的限制，在室温下硅基处理器的运行速度达到4-5GHz后就很难在继续提高。 石墨烯拥有比硅更高的载流子迁移率（即载流子在电场作用下运动速度快慢的量度），是一种性能非常优异的半导体材料，电子在石墨烯中的运行速度能够达到光速的1/300，要比在其他介质中的运行速度高很多，而且只会产生很少的热量。使用石墨烯作为基质生产出的处理器能够达到1THz（即1000GHz）。石墨烯未来很可能成为硅的替代者，成为半导体产业新的基础材料。 2001——2012年全球电子类多晶硅需求量 全球半导体晶硅的市场发展稳定，据半导体协会统计，2010年全球电子多晶硅的需求量将在2500吨左右，未来两年仍将保持每年8%的稳定增长率。石墨烯集成电路技术成熟将会带来一次新的革命。如果未来全球每年有十分之一的高端计算机有运用石墨烯基集成电路，替换多晶硅所需要的石墨烯就需要250吨，按照目前市价2000元/克计算，石墨烯在集成电力领域的潜在市场就达到了5000亿元以上。 3.2.2 锂电池材料应用市场分析与预测 锂离子电池已经成为当前用途最广泛、前景最广阔的电池能源，其结构由正极、负极、隔膜和电解液组成，隔膜一般使用聚乙烯薄膜，电解质主要是高氯酸锂等锂盐溶液构成。充电时，锂离子从正极拖嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到负极；放电时则相反，锂离子从负极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到正极中。锂离子电池负极材料经历了从焦炭类碳材料到石墨类碳材料的发展，电池的性能得到了大幅的提升，石墨类碳材料目前已经成为最主流的负极材料。 碳材料根据其结构特点可以分为石墨化炭、无定形炭和石墨炭。石墨烯作为一种从石墨中分离出来的新型碳质材料，加入到锂离子电池中能够大幅提高导电性。而且实验表明，将石墨烯应用于锂离子电池的负极材料中，其比容量可以达到540mAh/g以上，如果在其中参入碳纳米管后，负极的比容量可以达到730mAh/g，而目前普通的人造石墨负极的比容量只有370mAh/g，可见石墨烯作为负极材料能够大幅提高锂离子电池性能。 随着世界各国对新能源汽车的大力推广，未来对于锂离子电池的需求量也将保持持续增长的态势；根据IEK的预测，2008-2013年全球的负极材料的需求量将保持年均20%的增长率，到2013年全球的负极材料需求量将达到3.7万吨以上。 2008——2013年全球负极材料需求量 石墨烯能够大幅提升锂离子电池性能，未来将在负极材料领域有广阔的市场前景。锂离子电池由提升自身性能的内在需求，这也是石墨烯在负极材料中的应用形成了促进。未来有1%的锂离子电池由使用石墨烯负极材料的需求，那每年对于石墨烯的需求就在250吨以上。 3.2.3 超级电容器应用市场分析与预测 超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，能够在几秒钟内完成充电，其容量能够达到几百甚至上千法拉；具有容量大、功率高、使用寿命长等特点。超级电容器不同于电池，在充放电时不会发生化学反应，电能的存储或释放都是通过静电场建立的物理过程完成的。 超级电容器的结构和普通电容器类似，在两极板中间添加了一个隔膜，而且超级电容器的电极材料选择的较为特殊。碳材料是最早也是应用最为广泛的电极材料，目前使用的碳材料主要包括活性炭、活性碳纤维、炭气凝胶等，这些碳材料的基元都是石墨烯。由于超级电容器是通过导体表明来存储电荷，所以适合电子聚集的有效表面积越大其容量就越大；而石墨烯具有超大的比表