2017年中国粉体行业发展概况分析【图】

    一、导电剂

    1、新能源汽车市场需求增大，导电剂有望迎来大规模增长

    在国家政策密集出台的刺激下，我国新能源汽车产销量近年高速增长。同时随着用户对新能源汽车续航里程要求的提高，以及动力锂电池能量密度的突破，未来锂电池市场规模将逐步上升。作为锂电池的关键组成部分，伴随着新能源车行业快速发展和锂电池的需求的增加，导电剂有望迎来大规模增长。

2012-2016年度中国新能源车销量 （单位；辆）

数据来源：公开资料整理

    相关报告：智研咨询发布的《2017-2022年中国导电剂市场供需预测及发展趋势研究报告》

2012-2016全球锂电池市场规模（单位；GWh）

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    2、锂电池的导电桥梁——导电剂

    锂电池正常的充放电过程，需要锂离子、电子的共同参与，这就要求锂离子电池的电极必须是离子和电子的混合导体，但是这样的话电子在粒子间的导电性就较差，光靠活性物质本身的导电性是远远不够的。

    为了保证电极具有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电物质，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻加速电子的移动速率，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，从而提高电极的充放电效率。这些被添加进去的导电物质称为导电剂。

锂电池的组成部分与对应材料

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    导电剂对电池的性能影响主要包括以下4 个方面：电导率、导电剂的含量、导电剂的粒度及导电剂的分散程度。导电剂的出发点就是增加电极材料的导电性，所以导电剂材料的电导率是至关重要的一个因素。此外导电剂的添加量也不是越小越好，所谓物极必反，要结合电池的材料容量等多因素综合决定。导电剂的粒度和分散性要求最主要是为了均衡电极的导电效果。

导电剂性能影响因素及作用

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    (1) 不同导电剂性能对比

    目前，常用的锂电池导电剂有导电炭黑、导电石墨，纳米碳纤维（VGCF）和碳纳米管（CNT）。相对于常用的锂电池导电剂，石墨烯无论是在电导率、比表面积、颗粒大小还是分散性能方面，都表现出巨大的优势。相关研究证明，在导电添加剂用量为 1-6 wt%的范围内，石墨烯导电剂的电阻率均仅为同浓度的导电碳黑 1/40-60，仅为同浓度碳纳米管 1/10 左右。在 10C、电池容量为 0-133mAh•g-1 时，石墨烯的放电电压也明显高于导电碳黑。结合之前对导电剂作用机理的分析，看好石墨烯作为锂电池导电剂的光明未来。

现有导电剂参数对比

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    (2) 价格分析

    目前石墨烯的生产成本较高，根据统计数据，2015 年石墨烯导电剂的价格为 230 美元/千克，与碳纳米管导电剂价格大致相同。随着石墨烯生产工艺的进一步成熟，相关资本的涌入以及国家政策的大力支持，石墨烯导电剂将突破成本瓶颈，预计到 2020 年，石墨烯导电剂价格将降至 100 美元/千克，石墨烯导电剂的价格优势逐渐突显。根据我们的测算（参加表 24），预计 2020 年导电剂市场规模为45.9 万吨，按照 100 美元/千克的石墨烯导电剂价格计算，则石墨烯导电剂的市场有450.9 亿美元。

各类导电剂预期价格变化（单位：美元/ 千克）

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    二、超级电容

    超级电容器是一种介于电池和传统静电电容器之间的新一代能源装置，因为充放电的过程始终只涉及物理变化，所以超级电容器具有性能稳定、充电时间短、循环次数多、电容量大等特点，在能源存储、电动工具、交通设备、动力设备、通信等领域具有非常广阔的应用前景。

石墨烯超级电容器结构示意图

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    和现有的铅酸电池、锂离子电池、全钒液流电池相比，超级电容的优势主要体现在工作温度、功率密度、循环寿命以及充放电时间上。超级电容器作为储能元件，能够实现高功率密度运行，在很短时间内充满能量或者释放能量，充放电时间短，类似于跑车的百米加速度性能优越一样。从超级电容的原理出发，它拥有很高的循环使用寿命，而且工作环境的温度范围更大，可以满足诸如北方冬季交通等一些特殊应用场景的需求。

电池电容储能性能比较

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    石墨烯可显著提高 超级电容器能量密度。目前受到电极材料的制约，现有超级电容器能量密度大都低于50 Wh/kg。石墨烯的比表面积为2630m2/g，将其应用于超级电容电极材料，可显著提高超级电容器的能量密度。目前有实验室成果做到储能密度达 170 Wh/kg，大大超过现有超级电容器的能量密度。但是在电容器组装过程中，因为石墨烯团聚现象的存在，使得相应超级电容器的能量密度受限，现有研究方向是通过改变电解液种类、石墨烯形貌以及石墨烯基复合电极材料为主。

不同超级电容器材料的性能 参数对比

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    三、涂料

    石墨烯具备在防腐、防水、导电或抗静电涂料等领域快速拓展的潜力。带有大量含氧官能团的功能化石墨烯与树脂、高分子材料的结合力强，极其适合作为增强材料或功能化材料。

    随着国民经济的迅速发展，防腐涂料、导电涂料等工业涂料的需求量迅速增长，国内涂料总产量从 2005 年的 249.05 万吨已经增至 2015 年的 1710.82 万吨，保持年均 20%的复合增长率，照此推算，2018 年的涂料产量将接近 3000 万吨，市场潜力可观。

2011-2015中国涂料行业经营数据 （单位：亿元）

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2011-2015中国防腐涂料产量数据 （单位：万吨）

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    四、高效催化剂

    石墨烯的开放式结构、优异的电学性能以及可修饰性，通过与无机纳米粒子形成复合材料，可以作为高效催化剂应用于催化领域。石墨烯在高性能催化剂领域的研究成果层出不穷，通过将石墨烯与一些重金属粒子或者一些特异性的金属氧化物结合，可以用在诸如甲醇氧化、工业加氢反应、硝酸盐降解、光催化降解等领域。

石墨烯催化剂相关材料

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