青岛晨阳石墨有限公司

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石墨在新能源新材料领域的需求预测以及产业发展方向

2017-11-10 14:09:56 青岛晨阳石墨有限公司 已读
  一、新能源新资料范畴的石墨需求猜测
 
  1.1密封资料对石墨的需求
 
  胀大石墨坚持了天然鳞片石墨原有的优秀化学性能,又添加了许多共同的机械性能,是一种抱负的密封资料。密封资料功用作用决议了国家在经济结构调整中将是予以要点支撑的工业范畴。跟着我国轿车、石油、化工、电力工业的开展,石墨密封工业将具有宽广的开展远景。2010年密封职业总产值为7万t,估计到2015年我国密封资料总产值到达10万t左右,年均添加率与我国轿车产值增速相当。
 
  1.2制动资料石墨需求展望刹车片产品的商场
 
  需求添加与轿车工业的开展休戚相关。统计数据显现,2010年我国冲突资料职业年产冲突资料制品42.6万t,其间轿车用冲突资料占总量的80%左右。跟着我国国民经济的快速开展,轿车工业近几年来迅猛添加以及国外商场需求大幅添加,冲突资料职业也得到了快速的开展,估计到2015年我国冲突资料总产值将到达80万。根据我国轿车工业开展增速7.8%,到2020年我国冲突资料总产值将到达115万t,制动车片石墨需求量0.4%~1.3%,估计消费石墨0.5~1.62万t。
 
  1.3光滑、吸附对石墨的需求
 
  石墨资料杰出的光滑性源于石墨晶体结构,因此,使用出产干粉石墨光滑剂、水基石墨光滑剂、油剂石墨光滑剂等产品。一些学者也研讨了关于石墨在不同光滑剂中的添加量的问题。如水基石墨光滑剂中,石墨微粒的含量一般在20%~40%。在石墨吸附剂石墨含量研讨方面,不同的配比根据不同的质料,石墨的混合份额也显现出了巨大的不同。石墨光滑剂、石墨吸附剂品种多种多样,且未有详尽的现状及猜测资料。本研讨分别根据制动、密封资料的开展状况,对其未来石墨的需求状况进行了大略的判别。估计到2020年我国使用于光滑剂、吸附剂的石墨需求量为5.5万t和3.1万t。
 
  1.4电池电极对石墨的需求
 
  石墨导电性能显着地优于其它非金属资料,是现在使用最广泛的离子电池负极资料。我国的锂离子电池工业近些年来开展迅速。2013年,我国的锂离子电池年产值已到达47.68亿只。近年因消费类电子产品商场趋于饱和,锂离子电池需求的增幅将会继续下降。而在电动轿车范畴锂离子电池商场将进入飞速开展的阶段。因此,电池电极对石墨的需求大致会阅历一个“V”字型过程。未来锂离子电池商场需求高速添加的动力首要来自交通工具及工业储能范畴。电子商场的石墨消费量在趋于饱和状态后呈下降态势,到2020年电子产品商场石墨消费量约为2.4万t。而交通工具范畴消费则快速添加。根据新能源轿车规划出产能力,估计到2020年电动轿车产值将到达140万辆左右,交通工具范畴石墨的需求量将到达6.5万(t表3)。
 
  1.5石墨烯工业对天然石墨的需求态势剖析
 
  石墨烯是由单层碳原子组成的二维资料,其强度是已测验资料中最高的,是钢的100多倍;载流子迁移率是商用硅片迁移率的10倍;热导率是的3倍。石墨烯是一种使用潜力广泛的碳资料,在电子器件、新能源、航天军工、生物医药等范畴具有宽广的使用远景,将成为下一个万亿级的新式工业。世界首要国家都在进行石墨烯的前沿研讨,但多处于资料研制的初级阶段,距大规划出产使用仍有一段距离。学者猜测石墨烯首要使用于电子触摸屏,用作储能资料也将于近些年完成,但用作高频电路、逻辑电路则在更远的将来才干走向商场。
 
  (1)石墨烯使用开展展望
 
  石墨烯具有完好的较强导电性、透光性、柔性及微电子等特点,可作为感应层或许驱动层,被使用在触摸屏的模组里。2015年全球首台石墨烯手机已经在重庆发布。2014年全球对通明导电薄膜的商场需求量约为4 000万m2,根据组织猜测,5年后需求量将翻一番,猛增至8 000万m2。其最大的商场为触控范畴,使用于显现器、平板电脑、智能手机等产品。石墨烯具有极高的比表面积,这使得石墨烯可成为潜力巨大的储能资料。石墨烯电池在比容量、本钱、寿数等较其他产品有显着的卓越性,2015年石墨烯聚合资料电池将在西班牙完成工业化。石墨烯电池负极资料具有优秀的比容量。
 
  专业人士估计到2020年,我国储能工业的商场规划至少可达6 000亿元。石墨烯有望成为商场潜力巨大的电极资料。石墨烯资料能有效去除水中重金属、染料和氟化物。吴艳等研讨得到当亚甲基蓝初始浓度为100mg/L,石墨烯吸附剂投加量的最适浓度为2g/L。2012年我国工业废水排放量为221.6亿t。这表明石墨烯吸附资料在水处理范畴上也有巨大的使用远景。
 
  科学家正在研讨石墨烯的新使用范畴,首要集中于超轻型资料、太空线缆、石墨烯光电探测器等。
 
  (2)石墨烯工业对天然石墨需求的判别
 
  石墨烯的制备首要有四种办法。机械剥离法、外延生长法、氧化石墨复原法的原资料为天然石墨,而气相堆积法原资料多为甲烷。电阻触摸屏石墨烯资料,多选用氢气、甲烷等原资料先在金属表面上催化生墨烯。在作为吸附资料,不同的学者使用氧化石墨烯和复原性石墨烯均取得了不错的作用。
 
  制约石墨烯广泛使用的瓶颈在于难以大规划、低本钱、可控的制备高品质的石墨烯。现在氧化复原法和化学堆积法均完成了石墨烯制备的工业化,而且产值也已到达吨级。但关于未来石墨烯的巨大需求,何种办法能大规划、低本钱、可控的合成石墨烯,将主导未来天然石墨需求态势。
 
  跟着石墨烯研制的深化和工业化的推进,我国涌现了几十家石墨烯高科技企业。如上海新池、南京科孚纳米、深圳贝特瑞等。我国现阶段石墨烯出产线在江苏常州、泰州、浙江宁波、重庆、山东、宁夏等地投产,出产规划在30~300t之间,且选用的质料多种多样,江苏第六元素公司选用石墨粉氧化复原、二维碳素公司选用甲烷等化学气相堆积,而宁夏平罗选用碳化硅出产下脚料作为质料。由此可见,在2020年前石墨烯工业对天然石墨的需求量将坚持在万吨的规划,难以撼动天然石墨的消费结构。
 
  二未来我国石墨需求格式及工业开展方向
 
  2.1未来我国石墨需求规划及格式
 
  根据以上对石墨需求的首要部分的剖析和未来趋势判别,得出:到2020年我国天然石墨的需求规划将到达100万t,比2010年添加42.5%。而且石墨烯制备办法、使用的不确定性将对石墨的需求形成巨大的影响(图4)。在剔除石墨烯开展的不确定性状况下,到2020年耐火资料的石墨量为15万t,出现下降的态势,所占比重为14.93%;跟着钢需求的逐步回落,钢铁铸造的石墨消费量估计为55万t,仍旧是消费的最大职业。而密封资料、冲突资料、光滑剂、吸附剂对石墨的需求将坚持快速的添加态势,到2020年各部分对石墨的消费量将是2010年的2倍以上。电池电极对石墨消费量也出现快速添加态势,其添加首要来源于未来电动轿车对石墨的需求添加,电动轿车石墨消费量将是2013年的46倍。
 
  2.2我国石墨未来开展方向
 
  科学使用和保护天然石墨资源,开发深加工技能和开展高端产品将是必然的选择。我国石墨开展要根据未来石墨的需求格式变化,调整开展方向。从未来石墨的消费结构来看,传统范畴对石墨的需求趋于稳定,新能源新资料范畴对石墨的需求添加强劲,而石墨烯工业将对石墨的需求带来巨大的不确定性。跟着科技立异的开展,为满意新能源、新资料范畴对高性能、专业化石墨资料的需求,石墨工业应从资料级向专业级产品和深加工工业方向开展的趋势。
 
  未来我国石墨需求在传统使用范畴将坚持稳定。而在高精尖范畴将得到越来越广泛的使用,成为战略性新式资料。石墨的商场需求将会继续添加,战略意义越发凸显。未来在锂离子电池、密封、制动、光滑等新能源、新资料范畴使用潜力巨大。尽管我国是石墨资源大国,但也应具有激烈的危机认识和战略认识。调整产品结构,鼓舞支撑开展高附加值产品,带动石墨工业链后向一体化开展,提高我国石墨工业的世界竞争力,努力使我国开展成为石墨资源强国。
 
  三定论与评论
 
  在现阶段石墨的使用范畴和技能状况下,本研讨首要从石墨在耐火资料、铸造等传统范畴和密封、制动资料、光滑剂、吸附剂、电池电极等新能源新资料范畴的工业部分需求的视点,研讨了这些部分未来对石墨的需求状况,首要定论有:
 
  (1)到2020年我国石墨的需求量将到达100万t,比2010年添加42.5%。
 
  (2)从消费格式来看,传统范畴仍然是石墨的首要消费范畴,但所占比重将逐步减低;新能源新资料范畴石墨消费将快速添加,其间电动轿车添加尤为显着。
 
  (3)在现在技能条件下,石墨烯对天然石墨的需求将坚持在万吨水平,难以改动已有天然石墨消费格式。我国首要石墨烯出产线的规划、工艺和原资料的差异,弱化了石墨烯工业对天然石墨的需求规划。石墨烯作为在储能、吸附资料很大程度大将依赖于天然石墨,而触摸屏使用则可能以甲烷等为质料。
 
  (4)从本文的趋势判别来看,天然石墨出产企业的未来开展将以电池电极负极资料、胀大石墨、柔性石墨等密封资料、及氟化石墨、各向同性石墨为主。
 
  从工业需求的规模来看,本研讨要点剖析了首要传统和新式范畴对石墨的需求,而其他石墨功用性资料:导电油墨、抗静电橡胶和塑料、防辐射资料等均未包含在本研讨内,研讨规模待拓展;对笔、光滑、吸附等范畴的使用,因为常识和相关文献的制约,一些参数的设置如吸附剂、光滑剂的消费量、天然石墨在其间的比重、石墨烯天然石墨的消费强度、石墨烯在首要使用范畴的单位需求量等还需进一步的研讨和讨论。
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