“学霸型”纳米新材料石墨烯在储能和复合材料领域 应用前景大好
文章来源：前瞻经济学人
“学霸型”纳米新材料石墨烯在储能和复合材料领域 应用前景大好
石墨烯作为一种“学霸型”纳米新材料各项性能突出，应用领域广泛，目前主要被应用在能源、复合材料以及过滤净化等领域。而由于石墨烯研发成本高、尚未完全实现产业化，因此市场应用未得到全面推广，未来随着技术和商用的成熟，石墨烯在储能和复合材料领域的应用将得到大幅扩大。
石墨烯性能优势突出，应用领域广泛
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的单层纳米新材料，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性最好的一种新型材料，在电学性能、热学性能、吸光率、穿透性、机械性能等物理、化学性质上全方位表现突出，因此被称为“学霸型”新材料、“黑金”、“材料之王”，从被制备到投入应用以来一直广受关注。
目前全球石墨烯由于研发成本高，仍未完全实现产业化。从全球石墨烯商业化产品的发展现状来看，一方面，中国在石墨烯研发和产品市场应用方面已经走在了世界前列；另一方面，在应用领域上，目前市场上石墨烯应用最大的领域是复合材料和能源，其次在过滤净化等其他领域也有少量应用。未来石墨烯还将在储能材料（锂电池、超级电容器）、半导体、显示器件、热管理、材料学、环保、生物医学、航空航天等多个领域实现产业化，应用领域广泛，市场前景大好。
石墨烯在复合材料和能源领域的应用前景广阔，二者将占据一半以上市场份额
更具体的，在复合材料领域，石墨烯成本的降低加快了产业化的进程。目前，石墨烯主要应用在导电油墨、导热膜片、防腐涂料、增强材料（塑料、合金）等领域。其中，石墨烯在导电油墨和增强材料领域的应用已经非常成熟，并已实现产业化；而在导热膜片和防腐涂料领域的应用也较为成熟，处在产业化早期阶段。
值得一提的是，一方面，在技术上，石墨烯是以微粒的形式与其他材料复合，石墨烯表面平滑，填料-基质界面相互作用力不强，分散不均匀；另一方面，在市场上，国内石墨烯产能严重过剩，石墨烯下游应用需求乏力，定位不明确，因此市场上很难看到真正合格的石墨烯产品。而这两大因素直接制约了石墨烯在复合材料领域的应用。
而在能源领域，石墨烯主要用于电极材料、半导体芯片和传感器等产品的生产。其中，石墨烯对提高锂电池性能作用显著，石墨烯-锂电池的优势主要体现在：其一，和现有各类电池比，石墨烯-锂电池的单位重量下的电池能量密度可以达到传统电池的3倍，输出能量更高；其二，在传统锂电池的应用上，若将负极石墨用石墨烯替换，充电速度可以提高10倍；其三，石墨烯作为最好的导热材料，能够更好的散热、提高电池稳定性，防止电池失效短路。
但是，尽管单位重量上石墨烯输出能量更高，但其单价却远高于成品石墨粉，因此制约了石墨烯在锂电池工业生产中的应用，短期内难以实现大规模商业化应用。但从未来趋势来看，一方面，石墨烯作为导电剂添加到电极材料中，效果高于天然石墨和乙炔黑，能提高循环性能；另一方面，石墨烯的特殊纳米结构使其具有高比表面积，同时具有良好稳定性，可用于开发石墨烯基复合电极材料，如石墨烯/硅基、石墨烯/锡基、石墨烯/金属氧化物等。因此，尽管目前石墨烯在锂电池领域的应用尚未得到推广，但是未来有极好的想象空间。
综上，尽管目前石墨烯的应用80%左右仍停留在科研领域，但是未来随着石墨烯产业化的不断推进，其领域领域将得到推广，其中复合材料和能源（储能）将是其应用的最大市场。根据idtechex的预测，到2026年，全球将分别有24%和38%左右的石墨烯被应用在复合材料和储能器件，此外，石墨烯在涂料、墨、传感器、电路以及透明导电薄膜等领域也将被得到较好的应用。
转载自：中冶有色技术网
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