石墨烯三个阶段：锂离子电池正经历黎明前的黑暗

从经济学的角度来看，需求拉动供给时，经济很健康，反过来供给规模推动需求时，经济就不能健康发展。因此，石墨烯的应用比石墨烯的制备更重要。

在前面的文章《论石墨烯行业发展的三个阶段》里面(见附录)，提到我国石墨烯行业现状是制备规模远远大于市场规模。也就出现石墨烯制备规模虚假繁荣的现象。刘忠范院士也承认这一点。

氧化还原制备石墨烯的环保问题，简单的讲制备1克氧化还原石墨烯RGO，要1克鳞片石墨、1克硝酸钠、5克高猛酸钾、50毫升硫酸、500毫升水、50毫升盐酸和酒精、0.7克水合肼(有剧毒)，最后出现600克废酸，100吨/年出现60000吨废酸。环保压力不小啊!所以，无论从环保角度看，还是从供给大于需求的压力看，都要谨慎投资石墨烯制备。

那么，仓库里堆满了石墨烯，怎么办?四个字“自产自销”。石墨烯由于才十年的历史，因此带有浓厚的学术气息，现在还没有走出象牙之塔。所谓“自销”就是“销自”，卖给自己做应用。石墨烯有那么应用呢?从矮挫丑到高大上(圈圈语)大概列一下。图1，图2.

图1.我国专利应用分布

图2.全球专利应用分布

这是来自北京国之专利预警咨询中心的数据，从专利应用分布可以看出，有锂电(动力锂离子电池)、超级电容器、微电子、触摸屏、催化剂、太阳能电池等。先看锂电没有大的突破。图3.

图3.比亚迪的磷酸铁锂离子电池电动汽车技术参数

估计这个锂电是否用上石墨烯，38小时的充电时间，显然民用不了。祝愿比亚迪尽早有更好的电动汽车出现。看样子，石墨烯或者碳管锂离子电池要突破还有时日，不过吉仓和碳世纪经过几年的时间上的积累，石墨烯活性炭将在今年年底，在常州投产，水系电容量300法拉/克，石墨烯锂离子电池在两个月后，将做出样品。初步数据，能量密度>30%的提升，循环次数2400次。预计跟超级电容器相同，锂离子电池在3到5年时间会有突破，目前也算是黎明前的黑暗吧。石墨烯触摸屏早期最热的是CVD法膜，但是现在进展不大，重要价格太贵，转移障碍，制约了持续生产，另外触摸屏要加上接触半导体，这也是障碍。常州二维碳素在石墨烯触摸屏手机上做了大量的有益的尝试,图4.我尝试了一下，总体感觉还不错，毕竟从无到有。相信二维一定能在性能上和成本上有所突破。

石墨烯复合材料是巨大的市场。有石墨烯、碳管要和金属复合的，还有复合陶瓷的。防弹衣要提高抗拉强度、剪切模量，抗静电、导电塑料、导电涂料要导电性、LED散热、各种散热器要提高导热散热性，这些都为石墨烯供应了广阔的天地。高分子用途十分广泛，天上飞的、地上跑的、水里游的都会用上高分子材料。各种字母组合在一起，眼花缭乱的就组成了各种高分子的名称。石墨烯、碳管复合尼龙已经有卖。但其他高分子材料，公司石墨烯复合遇到了阻力。在微电子方面，石墨烯应用还没有产业化的消息，在研究上面有些进展，各种剪切制备纳米带、戴宏杰研究组、宫建茹组的氮掺杂、石墨烯晶体管等，这些离产业化非常遥远，例：图5.2010年IBM1000GHZ石墨烯晶体管。

图5.IBM1000GHZ的石墨烯晶体管

总之，石墨烯应用前景光明、市场巨大是未被开发的宝藏，只要我们在石墨烯应用上，多花些精力、少些炒作、多些静心、少些浮躁，石墨烯行业一定能够将康稳定的发展。

附录：论石墨烯行业发展的三个阶段

石墨烯行业发展要经过三个阶段：石墨烯在实验室阶段、石墨烯在厂阶段、石墨烯进入百姓家阶段。

第一阶段是石墨烯在实验室阶段。

这个阶段的特点是石墨烯的制备和石墨烯的市场都在实验室。研究人员最早成为石墨烯的消费者，向石墨烯的制备提出了微小制备规模。供应单位为毫克和克级。由于早期石墨烯的制备较为繁琐，因此制备的任务也就由科研院所的研究人员承担，形成了第一阶段。

2010年，一些媒体说石墨烯价格4000-5000元/克，引起轰动。石墨烯这么值钱~!其实不是它值钱，而是它处于第一阶段的早期，两头都在实验室，所以贵。早期，质差价贵价格4000元/克，现在质优价廉200元/克(当然还要再低。)

第二阶段是石墨烯在厂阶段。

这个阶段的特点石墨烯的生产和市场重要都在厂。在第一阶段的基础上，随着石墨烯制备技术的提高，厂对石墨烯的兴趣新增。也就是说石墨烯由科研院所实验室走向厂的项目实验室。石墨烯在厂的项目实验室成熟之后，向石墨烯的制备提出了规模要求。这样石墨烯的制备就有实验室走向中试厂，从而达成石墨烯在厂的第二阶段。

第三阶段是石墨烯在百姓家阶段。

石墨烯市场在厂之后，早期石墨烯被用于生产资料的生产，然后再到消费资料生产，最后形成石墨烯在百姓家阶段，从而使千家万户能收益于石墨烯所带来的便利。第三阶段就是真正的石墨烯时代。

对我国石墨烯行业的回顾：

石墨烯行业发展阶段不是严格的割裂开的，而是交替并存的。2004年到2009年，算是第一阶段。从厂制备石墨烯来看，其中陈永胜老师的普兰纳米成立于2009年(这个是我国石墨烯行业开始迈向第二阶段的标志)，第六元素、二维2011年，北京碳世纪2012年，宁波墨西2012年，苏州格瑞丰2012年。虽然2009年就开始厂生产了，但是由于市场落后于制备，所以石墨烯制备的规模被制约。也就是出现制备规模虚假繁荣。因此，目前处于身子在第一阶段，一只脚已经踏上了第二阶段。

对目前我国石墨烯行业现状的判断及应对办法：

目前我国石墨烯行业处于在第一阶段，和将要进入第二阶段的状态。具体表现是制备规模远远大于市场规模。也就出现制备规模虚假繁荣的现象。普兰纳米3吨/年、墨西的400吨/年、格瑞丰30吨/年、六元素100吨、常州碳世纪2吨/年，加其他的在一起总共500~600吨/年，但是市场在哪里呢?

短时间应对办法是，科研人员石墨烯实验的重点，由其他方向转为石墨烯应用方向。石墨烯生产公司，加强和下游公司合作，共同进行大量石墨烯应用的项目实验。政府加大对石墨烯应用型实验的资金、政策的支持。长期应对办法，政府加大力度，打击对专利的侵权行为和盗窃技术行为，以提高各公司对新技术的投资兴趣。以免公司投入大量的财力、物力、时间所得到的技术，被侵权或者盗窃，以至于无法回收前期的投入，造成公司无法形成良性循环。只有防止这种情况，公司才能有兴趣对石墨烯应用进行投入，得到石墨烯应用新技术，并以此新技术获得回报，并有能力再投入，从而使石墨烯应用得到稳定的发展。

对我国石墨烯行业未来的预测：

未来5年内，我国石墨烯行业的任务是完成从第一阶段进入第二阶段，即制备和市场都在厂阶段。最先石墨烯市场突破会出现在：石墨烯改性锂电、石墨烯超级电容器、树脂石墨烯复合材料、金属石墨烯复合材料、石墨烯复合涂料等几个方向。这几个方向或其他方向，假如出现规模批量生产的产品，就算是开始进入第二阶段。

最后我要说的是，我国石墨烯行业结构单一，大部分集中在粉体规模制备。在石墨烯电路、石墨烯芯片或者类似石墨烯结构的芯片的方面，都鲜有介入。不久的将来，硅即将退出，而石墨烯或者类似石墨烯结构新材料即将登台的时候，我国假如丧失这个机遇，将会造成巨大的遗憾。

责任编辑：慧子