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| 中国石墨烯产业的开放创新 | |
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grap222 等级 瓶子 21 楼 发表于 2017/6/19 10:38:16 编 辑 |
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石墨烯在铅酸电池行业发展分析 一、铅酸电池简介 铅酸蓄电池是发展历史最为悠久的二次电池，是世界上第一个商业化应用的可再充电池，自 1859 年法国物理学家 Gaston Plante（普兰特）发明以来，已经历了 150多年的发展历程。铅酸蓄电池已经发展成为世界上产量最大的电池产品，生产量占电池行业总量的 50%，占充电电池的 70%，即便是欧美日等世界上最发达的国家和地区，至今也仍大量生产和使用铅酸蓄电池。铅酸电池的电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。分为排气式蓄电池和免维护铅酸电池。 电池主要由管式正极板、负极板、电解液、隔板、电池槽、电池盖、极柱、注液盖等组成。排气式蓄电池的电极是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。老式普通蓄电池一般寿命在2年左右，而且需定期检查电解液的高度并添加蒸馏水。不过随着科技的发展，铅酸蓄电池的寿命变得更长而且维护也更简单了。 图 铅酸电池结构示意图 铅酸蓄电池由于其安全稳定、性价比高等优点，在电池领域占据较高的市场份额，并被广泛应用于汽车启动、通信领域、动力电池与储能电池等领域。有分析认为，铅酸蓄电池将在行业不断升级和下游需求扩大双重驱动下，保持一定增长幅度，未来10年内铅酸蓄电池仍将是电池市场的主流。 铅酸蓄电池行业是典型的高耗能、高污染行业，生产过程中，电能消耗很高，也会带来铅尘、铅烟、酸性含铅废水、酸雾、废渣等排放。全球铅酸蓄电池生产重心由发达国家不断转移至发展中国家。中国占全球铅酸电池产量比重，已从2010年的35%上升至2015年42%，中国铅酸电池产业发展情况对全球具有重大影响。 2015年全球铅酸蓄电池需求为49482万KVA，同比增长3.5%，中国需求增速放缓，全球除中国以外地区保持2-3%左右的平均增幅。随着2015年以来，中国加强了对铅酸电池的环保整顿，以及锂电池对铅酸电池的替代效应，预计未来全球铅酸电池增速将随同中国一起走低，预计未来全球铅酸电池需求增速将稳定在2-3%之间。 目前国内铅酸蓄电池企业共2000余家，其中产值超过20亿元的企业约10家左右，超过1亿元的企业约260家，整个行业的集中度非常分散，远远低于美国、日本等国家。随着环保部下发的《关于加强铅蓄电池及再生铅行业污染防治工作的通知》以及工信部出台的《铅酸电池行业准入条件》的出台，未来3年将有2/3落后产能被淘汰，铅酸蓄电池的厂商将由2000家减少到不会超过300家，行业集中度正在提高。 近十年来，我国铅酸蓄电池行业逐渐从一个规模小、制造技术落后的低端产业，发展成为拥有2000家企业、总产值达1700亿元的大产业。权威数据表明，目前中国产量占世界总量的三分之一。目前该产业以中小企业为主，形成以浙、闽、粤等经济发达地区为产业集中区的格局。 注：本文由中国石墨烯产业技术创新战略联盟原创，转载请注明出处！ |
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grap222 等级 瓶子 22 楼 发表于 2017/6/21 10:49:21 编 辑 |
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二、石墨烯-铅酸电池行业的应用 石墨烯为近年来发现的新型材料，虽然其优异的性能引起了各领域的广泛关注，但是其应用尚处干研究阶段。石墨烯在铅酸蓄电池领域的应用属于初始阶段，但是其对铅酸电池性能的影响已经不可忽视。 早在1998年，胡法竹就研究了不同石墨种类在不同放电率时及其粒度对铅酸池活性物质利用率的影响。 近年来对炭材料加入铅酸电池负极对铅酸电池性能的影响研究发现，炭材料的加入能够提高电池负极的导电性，限制硫酸铅晶体颗粒的生长，有利于易溶解小颗粒硫酸铅的形成，在高倍率放电状态下，促进硫酸溶液更容易且更深地渗透入负极活性物质中，从而提高铅酸电池在高倍率部分荷电态(HRPSoC)的循环寿命。炭材料的导电性取决于石墨化程度，石墨烯对铅酸电池性能影响的研究也在渐渐兴起。 2006年Lam等人将炭材料加入到铅酸电池负极制备出了具有很高充放电接受能力和循环寿命的铅炭超级电池，掀起了研究炭材料在铅酸电池负极应用的热潮，具有特殊层状结构的石墨也引起了人们的广泛关注。马荆亮等人采用氧化还原法制备石墨烯，将得到的石墨烯与Pb(CH3COO)2·3H2O混合，在蒸馏水中，常温常压下超声96 h，之后过滤加入稀硫酸浸泡12 h得到硫酸铅/石墨烯混合物。将复合物在50℃下干燥，加入铅酸电池的负极。研究发现电池在以100、200和300 mA·g-1电流密度放电时纯硫酸铅的平均放电比容量分别为49、5和0.5 mAh·g-1，而硫酸铅/石墨烯复合材料的平均电容则能达到110、94和69mAh·g-1。 最近，Tateishi等人以天然石墨粉为原料，采用Hummer法制备氧化石墨烯并将其制成氧化石墨烯纸，石墨烯纸在铅酸电池中起到电解液的作用，将铅粉、水、硫酸、木质素等各按照一定质量分数混合成铅膏加入到氧化石墨烯与铅板之间，在充放电过程中石墨烯纸起到了质子导体的作用，其质子传导的电阻率为10-2Ω。 综上所述，加入石墨烯能够明显地提高铅酸电池的充放电接受能力和电容，能有效地抑制负极硫酸铅晶体的生长，提高电池的循环寿命等，石墨烯代替电解液可提高电池的初始容量。但是目前对石墨烯在铅酸电池中作用机理的研究还在继续进行，石墨烯的比表面积、粒径等对电池性能的影响，如何有效解决析氢问题，如何制备性能优异的石墨烯铅酸电池等同题还需进一步的研究。 注：本文由中国石墨烯产业技术创新战略联盟原创，转载请注明出处！ |
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grap222 等级 瓶子 23 楼 发表于 2017/6/23 16:12:21 编 辑 |
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三、石墨烯-铅酸电池市场分析 铅蓄电池技术已经发展了100多年，由于生产铅酸电池生产会产生大量对环境有害的物质，因此近几年国家也对这块进行了严厉的整治，出台了《关于促进铅酸蓄电池和再生铅产业规范发展的意见》等一系列文件。因此，该行业不断淘汰落后产能，行业竞争者由上千家整合至目前200家（大量为超威和天能的子公司），市场龙头的份额不断加大。超威动力作为行业龙头，在市场整合的环境下市场占有率从11年24.5%提升至14年42.9%。而另外一家强劲的竞争对手天能动力市场份额也涨至30.9%。当前两家的市场份额已经提升至80%以上（部分产品达到90％以上的市场份额），已经拥有了绝对的定价权。但是铅酸电池市场早已深陷竞争“红海”，产品同质化严重,各厂商间大打价格战。例如超威和天能公司从11年便打开了价格战，电池的销售价格不断下滑。销售价格从11年的115元/只一路下滑到14年85元/只左右。毛利率也从最高的25%以上下滑到14年10%以下。 而添加石墨烯的黑金电池向市场提供差异化产品，将现有的铅酸电池市场区分为高能电池市场和普通电池市场，提升电池能量密度的同时成本保持稳定，有利于注重研发的大企业(如超威动力)把握更多的市场份额、增厚盈利水平。石墨烯材料的出现，让铅蓄电池又焕发出新的生机。 2016年2月，超威集团推出的一款新产品——超威黑金高能量电池，通过在铅蓄电池里添加石墨烯成分，实现蓄电池某些性能的提升。2016年3月，天能集团在全国共赢商峰会上也发布了真黑金超能量电池。由于铅酸电池市场体量巨大，石墨烯在该领域的前景十分广阔，以超威集团为例，2016年其发布的黑金电池销售了10亿多元，石墨烯与铅酸电池的结合既为铅蓄电池带来了新活力，同时也带动了石墨烯产业自身的快速发展，石墨烯在推动传统产业升级方面的作用正逐渐显现。CGIA Research预测到2020年石墨烯-铅酸电池的市场规模将超过200亿元。 以上内容来自《2017全球石墨烯产业研究报告》！ 注：本文由中国石墨烯产业技术创新战略联盟原创，转载请注明出处！ |
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grap222 等级 瓶子 24 楼 发表于 2017/6/26 10:55:17 编 辑 |
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2016年中国石墨烯产业细分领域发展情况分析 目前，全球有超过800家公司涉足石墨烯相关的研究和开发，其中包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦、施乐、三星、洛克希德·马丁、波音等科技巨头。而中国石墨烯产业正在主导全球石墨烯产业的发展进程。 就我国石墨烯产业发展情况而言，石墨烯行业数量以小型、初创型企业占比较多，中型、大型企业数量相对较少。随着石墨烯产业化的推进，2016年与2015年相比，小型企业数量占比上升，中型企业规模化发展有所加强。截止到2017年5月底为止，我国拥有石墨烯专利技术、从事石墨烯研发、生产、销售、推广等相关企业数量达到2000多家，其中已有成形石墨烯业务的企业数量超过500家。主营业务与石墨烯相关的企业有20家，虽未像A股市场出现向阳走势，但企业的确受资本追捧，10家企业在新三板完成融资，3家企业融资额突破亿元。而主板布局石墨烯的相关上市公司达到40多家，其中真正投入石墨烯业务的有20多家。2016年国内石墨烯产业整体营收超到40亿元，是2015年石墨烯市场规模的近10倍。 2016年中国石墨烯产业获得了突破性的进展，上下游产业链已基本打通、下游应用领域逐步拓展。截至2016年底，我国石墨烯产业已形成以新能源、大健康、节能环保、复合材料、石墨烯原材料、石墨烯设备为主的六大市场化领域。 （如图所示）。 图2016年石墨烯产业市场化六大领域 注：本文由中国石墨烯产业技术创新战略联盟原创，转载请注明出处！ |
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grap222 等级 瓶子 25 楼 发表于 2017/6/28 10:17:47 编 辑 |
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1、石墨烯在新能源领域发展情况 2016年，石墨烯在新能源领域的发展主要以锂电池、铅酸电池和超级电容器为主，其市场规模超过20亿元。其中，石墨烯在锂电池行业的发展主要以石墨烯导电添加剂为主，各大石墨烯企业均有产品在售，2016年仅石墨烯导电添加剂的销售额就已达到6亿元，代表企业为东莞鸿纳、青岛昊鑫；石墨烯在超级电容器行业的发展初见成效，其代表企业为宁波中车新能源科技有限公司；而石墨烯在铅酸电池行业的发展页得到了突破性的进展，代表企业为超威集团，其黑金电池年销售额突破13亿元。 |
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grap222 等级 瓶子 26 楼 发表于 2017/7/3 11:47:05 编 辑 |
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石墨烯在大健康领域的发展是石墨烯与民用领域结合的重点方向之一，也是2016年石墨烯市场化表现活跃的领域之一。其产品主要涉及智能服饰、智能穿戴产品。2016年石墨烯在大健康领域的市场规模约为6亿元，其重点产品主要有济南圣泉集团的石墨烯内暖服饰、深圳烯旺新材料科技有限公司的具有远红外理疗功能的石墨烯护腰、石墨烯披肩等。石墨烯在大健康领域的发展能够直接快速的拉动消费，促进市场增长，加快经济发展。 |
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grap222 等级 瓶子 27 楼 发表于 2017/7/5 14:26:14 编 辑 |
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3、石墨烯在复合材料领域发展情况 2016年，石墨烯在复合材料领域取得了长足的发展，其市场规模超过7亿元，其市场化的产品主要涉及塑料、涂料、橡胶、导电油墨等，其中主要企业有：第六元素、江苏道蓬科技有限公司、中超电缆、宁波墨西、厦门凯纳、吉林云亭、青岛瑞利特等。 |
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grap222 等级 瓶子 28 楼 发表于 2017/7/7 11:52:01 编 辑 |
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4、石墨烯在节能环保领域发展情况 石墨烯在节能环保领域的应用主要涉及润滑油、电致加热室内供暖、水处理及海水淡化系统、空气净化装置等方向。其中，电致加热室内供暖系统的发展是基于煤改电的大趋势和石墨烯安全、节电的性能，其在热管理领域发展比较迅速，2016年该领域的销售额约为4亿。该领域的重点产品主要有石墨烯远红外地暖、石墨烯远红外墙暖、石墨烯远红外壁画等，江苏同创、熊爸爸、爱客家是该领域的主要企业。该领域虽然发展迅速但是相关企业数量比较少，尚未在全国形成一定的规模。而石墨烯润滑油的市场化产品主要有石墨烯添加剂和石墨烯润滑油，其代表企业为唐山建华、东莞天润、碳世纪。 |
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grap222 等级 瓶子 29 楼 发表于 2017/7/12 11:52:56 编 辑 |
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| ps：仅剩2天！距南京“2017中国国际石墨烯创新大会”首期报名优惠结束7月13日最后2天！ | ||
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grap222 等级 瓶子 30 楼 发表于 2017/7/13 17:48:53 编 辑 |
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5、石墨烯原材料领域发展情况 石墨烯规模化量产技术的发展是2016年石墨烯产业重要突破之一。2016年石墨烯原材料领域的市场销售总额约超过2亿元。该领域的主要企业有：宁波墨西、第六元素、唐山建华、青岛德通纳米、济宁利特纳米、宝泰隆等。其中涉及CVD石墨烯膜的企业有重庆墨希、二维碳素、格菲电子等。 |
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