根據市調公司IDTechEx Research預測,石墨烯市場將在2026年時成長至2.2億美元的規模,這項預測主要著眼於原材料,而不包括採用石墨烯製造的產品產值(IDTechEx說明這一類產品中有許多只增加了極低的wt%石墨烯成份)。

隨著營收的成長,平均銷售價格持續降低,這意味著2026年將達到每年近3.8萬噸的石墨烯銷售量。在最新的《石墨烯、2D材料和碳奈米管的市場、技術與機會:2016-2026》(Graphene, 2D Materials and Carbon Nanotubes: Markets, Technologies and Opportunities 2016-2026)研究報告中,IDTechEx Research指出,這一產業至少將在2021年以前保持產能過剩的狀況,其後則需要增加新的產能。預計在2026年,約有90%的市場產值都將來自於石墨烯微片(相對於石墨烯薄膜)。

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石墨烯市場將被區分成多種應用領域,反映出石墨烯的不同屬性。

「整體而言,我們預期功能性油墨和塗層將會較早進入市場。這是我們在幾年前就預測過的發展趨勢,如今已可觀察到一些原型與小量產應用的出現,」IDTechEx諮詢主任表示。的確,根據IDTechEx Research預測,功能性油墨與塗層市場將在2018年達到21%的市佔率。

然而,能量儲存與複合材料最終將成長為最大的領域,在2026年時分別佔據大約25%和40%的市場。

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2016-2026年石墨烯應用市場成長預測
(來源:IDTechEx Research)

去年,IDTechEx的研究預測,石墨烯產業中的企業多半仍持續赤字經營,因此估計值多半也都萎縮了。如今,根據最新的統計與企業報表顯示大部份仍在虧損經營,更加證實了這一預測。最新的估計數字也隨之調降。因此,一些公司開始尋求在公開市場籌募資金。

然而,整體產業正經歷全面的營收成長。根據該報告指出,石墨烯市場將在今年產生3千萬美元的產值,但研發補助部份約佔50%。分析師強調,這顯示資金贊助機構在石墨烯的初期發展階段具有重要作用。

其目標在於協助石墨烯企業得以在商業化鴻溝中持續長期穩定經營。然而,問題在於目前的商業環境中充斥著太多資本不足以及產品同質的廠商,使得各家的營收難以增加。

因此,DTechEx Research認為,目前,整併的時機已經成熟了,因為實際的市場需求無法支撐所有的廠商。透過合併將有助於減少市場分化,同時創造出更能自主經營的較大規模合併企業。

石墨烯正致力於尋求替代碳奈米管(CNT),但至今尚未發現殺手級應用。不過,Ghaffarzadeh強調,這因而形成了一個長期且嚴重的降價壓力,因為即使是最昂貴的碳,價格也正迅速下滑——多壁碳奈米管(MWCNT)價格已低於50美元/Kg。

有些供應商已經開始為某些類型的石墨烯提出遠低於100美元/Kg的報價了。低個位數的產能利用率將有助於避免資本支出(CapEx)貶值以及進一步降價,不過,業界擔心這種途徑將導致石墨烯產業過早商品化,並進一步導致全面降價。由於這些因素加上多種生產方法的影響,使得目前市場上的價差達數十倍。

![20160321 IDTechEx NT02P3](//images.contentful.com/15mr7p4rjmth/58Samp6RbOskyw0ykoKewk/cb9b1f2db83246c282051708a234e4d4/20160321_IDTechEx_NT02P3.jpg)
左圖:對於新的石墨烯公司累積的投資金額高達2億美元。不包括大型組織內部研發支出。右圖:2026年石墨烯公司的營收預期。包括一些有限的設備銷售。
(來源:IDTechEx Research)

聚焦具體應用

在早期,石墨烯供應商瞄準多個不同的領域。如今,這一產業已經累積足夠的市場反饋,得以開始專注與集中在幾個具體的應用領域。

導電油墨和其它功能性塗層成為許多應用的優先考慮,這是因為在這方面存在較簡化的價值鏈,因而十分易於取得。實際的應用也很多,如防腐蝕塗料、透明導電電子、血糖試紙、汽車座椅頭枕、除冰器等。

正如其他許多領域一樣,石墨烯還可作為添加劑。例如,加入碳油墨中可改善導電性、加入鋅基防腐蝕塗料,則可減少鋅負載等等。IDTechEx Research的研究預測,石墨烯材料供應方面將在2022年達到近2,500萬美元的市場。

此外,能量儲存也將成為石墨烯的關鍵領域。IDTechEx Research預測2026年將有1億美元的石墨烯銷售用於能量儲存領域。石墨烯可作為鋰離子電池電極的添加層,成為近期最主要的機會。市場上已經可以看到一些產品了,IDTechEx Research的分析並顯示,包括亞洲等地的多家電池製造商正處於產品驗證的後期階段。此外,碳奈米管在此領域也相當成功。

在此領域中,石墨烯將發揮添加劑的作用,以提高碳基鋰離子的電極性能。但目前還看不出哪一種石墨形態或類型勝出:根據不同的電池製造商,選擇標準將取決於每一種電池中實際使用的成份。值得注意的是,電池電極經常採用漿料或膏狀塗層。

矽陽極與鋰硫電池也帶來了長期的機會。根據IDTechEx Research最新的報告,這些裝置將在2026年分別佔據43億美元和12億美元的市場。藉由解決石墨烯主要的缺點——循環壽命有限,將有助於實現這一市場規模。早期的研究結果顯示,透過為矽陽極吸收一些容量變化,石墨烯就能用於矽陽極電池;藉由擷取LiS顆粒以免於多次穿梭過程,則有助於實現鋰硫電池應用。

複合材料也一直是石墨烯最具吸引力的市場。IDTechEx Research預計在這方面的材料供應將在2026年時成長至近6,000萬美元的規模。理想的應用是以石墨烯作為添加層,將低成本與效能的塑膠轉變成為低成本且高效能的材料,從而改變塑料類型的市場層次結結構。

根據早期的研究結果顯示,在將機械、熱與滲透特性傳至其主體材料時,石墨烯微片能以低負載率展現優越的效果。相較於漿料與膏料,石墨烯微片的關鍵挑戰在於形成更好的分散性。

此外,碳奈米管在複合材料方面的應用也十分成功,尤其是它可以實現導電塑料。IDTechEx Research預計,碳奈米管在這方面的表現更甚於石墨烯。這是因為碳奈米管的優點在於其原生的形態:細長的碳奈米管能以較低的wt%負載值滲透傳達。

編譯:Susan Hong

(參考原文:IDTechEx's View on Graphene: Consolidation Looms,by Julien Happich)