我国石墨烯产业发展的喜与忧——全国石墨烯产业发展战略调研的思考

2020-10-23 126 专家视角

目前很多石墨烯企业陷入传统产业的发展套路:使劲地拼价格,降低成本,而材料的品质没有真正做好

为全面了解我国石墨烯产业发展现状,摸清行业发展脉络,为国家未来石墨烯战略规划和政策制定提供决策支撑,2019年2月由北京石墨烯研究院(BGI)牵头,刘忠范院士任组长,联合工信部赛迪研究院、《经济》杂志社、中关村石墨烯产业联盟、中国国际石墨烯资源产业联盟等单位组成全国石墨烯产业发展战略调研组。调研组历时5个月(2019.2.27-7.24)、实地考察了9个省市、18座城市,深入74家企业和相关机构(研发机构、生产企业、平台、检测机构等),通过召开座谈会、现场调研等形式,全面了解我国石墨烯产业的市场、技术、产品、企业等发展情况。

我国石墨烯产业发展“喜忧参半”

产业全球领先,总体规模不大。我国石墨烯产业化走在世界前列,初步形成了以新能源、涂料、大健康、节能环保、化工新材料、电子信息为主的六大应用领域,市场规模分别为65亿、8亿、6亿、6亿、5亿和4亿。

技术专利增速放缓,核心技术尚未突破。我国的石墨烯相关专利申请始于2004年,至2010年后开始增长迅速。2014年-2019年,我国石墨烯相关的专利数量始终位居全球首位,2019年占到全球的70%以上。近两年虽然还保持快速增长态势,但增长速度明显放缓。2018年增速为7.4%,为历史最低。不仅如此,我国石墨烯相关的论文引用率、国际发明专利等方面与发达国家相比还存在大而不强、多而不优等问题,行业认可度、成果影响力等有待进一步提升,核心技术并没有取得突破性进展,石墨烯产业生态尚需由“量”到“质”逐渐转变。 

产品品种高度集中,同质化竞争严重。近八成下游产品集中在石墨烯加热器、石墨烯理疗产品、石墨烯可穿戴产品、石墨烯涂料、石墨烯导电添加剂等领域,技术门槛相对较低,同质化现象严重,产品附加值偏低,再加上石墨烯制备成本相比传统材料仍然偏高,目前的应用产品并没有市场竞争力,而且可替代性和同质性明显。不仅企业的名称上雷同,如企业名称冠以烯旺/烯望、烯碳、墨烯等的不少,而且产品大都是保健品(护膝护腰护眼、面膜、保暖服饰),散热器、地暖、电暖画,电池负极材料、导电浆料等。 

企业分化加剧,优胜劣汰的速度加快。近年来,石墨烯相关的企业、机构上万家,但规模都不大,主要以初创期的中小微企业为主,尚未形成自我造血功能,也难以统计。截至2019年4月,在工商部门注册,涉及石墨烯相关业务的企业及单位数量达到10474家。但实际开展业务的仅3000多家。2015年开始石墨烯相关企业死亡率上升,2018年接近3.03%,死亡企业中有一半以上存活时间不足2年。 

我国石墨烯产业化全球领先,但是在标准制定方面仅仅是跟随。目前正在制定国标7项,地方标准5项,行业/企业标准近40项,参与了2项国际标准的制定;标准制定牵头单位包括冶金标准研究院、中国建材规划院、国家纳米中心、石墨烯相关联盟等,力量分散,缺乏统筹,各自为阵;相关的检测机构也不少,既有国家批准的国家石墨烯检测中心,也有各类正规的质检机构等,但由于产业整体规模不大,真正的检测需求并不多。已经发布的两项石墨烯相关标准还受到质疑,认为是翻译了ISO的。 

集聚态势初现,集群优势不突出。 

我国石墨烯产业初步形成“一核两带多点”的总体空间格局。“一核”是指以北京为核心,打造国内石墨烯技术研发的重要引擎,主要有BGI、BGTI、清华、北大、中科院、北理、北化等研发机构。“两带”是指东部沿海地区(山东、江苏、上海、浙江、福建、广东等)及内蒙古-黑龙江地区,主要利用资源、产业、人才、市场优势,促进产业聚集。“多点”是指四川、重庆、湖南、陕西、广西等的一些地区依托其资源、人才优势,发展石墨烯产业。通过调研,调研组对主要省市的石墨烯产业发展状况进行了概括。

根据Gartner技术成熟度曲线来看,我国石墨烯产业发展整体上仍然处于产业化初期阶段,在这一阶段,需要政府的支持、企业远见与不懈坚持以及加强资源整合。

虽然石墨烯产业的发展并不乐观,但是经过10多年的发展,我们也看到了一些可“喜”的地方:一是不论企业、研究机构、投资机构,都开始趋于理性。经过多年的发展和大浪淘沙,留下一些真心想做石墨烯、在持之以恒地做石墨烯的企业和机构,这是产业发展的宝贵资源,有助于产业健康持续发展。石墨烯企业开始调整产品结构,缩减利润低的业务和方向,不断升级、优化产品系列。如第六元素缩减了石墨烯触摸传感器业务,剥离了石墨烯加热膜业务,聚焦主业石墨烯粉体;二维碳素转向温控产品。一些蹭热点的企业退出石墨烯行业。从事石墨烯的研究机构数量也在减少,有的退出石墨烯研究。从投资机构来说,2018年投资并购金额仅15.32亿元,相比2017年的42.9亿元,大幅下降。二是涌现出了一批坚持不懈的研究者、企业家。一些研究人员(包括院士)、企业家坚持10多年,持之以恒地在推动,初步凸显工匠精神。三是更加注重协作。各地纷纷成立创新中心,由企业、科研院所和高等院校等各类创新主体自主结合,开展协同创新;专利合作也不断加强,如清华大学有29%的专利是与其他企业合作申请的,合作的企业不仅有国家电网等大型国企,也包括宁波墨西、杭州高烯等中小型企业。 

在调研中,我们也看到了一些值得忧虑的地方:一是至今仍未能找到真正体现石墨烯特性的应用,石墨烯的高性能和价值难以体现;二是绝大多数企业迟迟没有收入,能坚持多久,有多少能坚持下来,是一个很大的问题;三是以初创型的中小微企业为主,缺乏龙头企业,特别是下游龙头企业的参与,难以得到市场的认可,应用市场难以打开;四是产业发展环境有待优化。同质化、低水平重复现象突出、产业园区盲目建设、检测标准尚未建立,市场产品鱼龙混杂,经费投入分散且严重不足,缺少整体布局和统筹规划。 

发展石墨烯产业的3点建议 

做好材料,避免成为资源和初级原材料的供应国。目前很多石墨烯企业陷入传统产业的发展套路:使劲地拼价格,降低成本,而材料的品质没有真正做好。用心做好材料的企业和研究机构不多,大都在开发应用产品,企图替代原有已经很成熟的材料,或者拼价格。一些企业成为其他国家企业和研发机构初级产品的供应商。

加强资源整合,包括跨区域和产业链上下游整合。同其他新材料一样,石墨烯也面临着推广应用难的问题。工信部在石墨烯“一条龙”应用计划中,也提出要立足石墨烯材料的独特性能,针对战略性新兴产业发展需要,引导生产、应用企业和终端用户跨行业联合验证功能齐备、可靠性好、性价比优的各类石墨烯应用产品。按照工信部《制造业2025》的部署,建立1个国家级石墨烯制造业创新中心。解决高品质石墨烯粉体与石墨烯薄膜的可控与规模化制备共性技术难题,设计研发规模化制备关键设备,打造不低于5个石墨烯示范应用产业链。但是,目前各方提出的建设方案对国家建设制造业创新中心的意图理解不到位、资源整合力度不够,下游应用企业参与积极性不高、运作机制不明晰。

加快突破关键技术,推行“石墨烯+”。目前制约石墨烯产业快速发展仍然是技术问题,包括大规模低成本宏量制备技术、分散技术、复合技术和应用技术等,需要整合资源,加大攻关。同时,充分发挥石墨烯材料的独特性能,与传统产业结合,推动“石墨烯+”,促进传统产业转型升级,培育新兴产业。此外,规范产业园区建设、完善标准体系、加强国际交流合作。

工信部赛迪研究院 宋显珠 肖劲松