石墨烯产业化应用开发(共15页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上附件：宁波市重大科技专项“石墨烯产业化应用开发”实施方案（甬科计201393号）石墨烯是一种新型碳材料，具有优异的电学性质、丰富的光学特性，可应用于电子信息、新能源、航空航天、复合材料等领域。对于现在运用的电子芯片、导体材料等有大面积替代的可能性，同时石墨烯电池在技术上的突破，对新能源汽车等新能源设备行业具有重要的意义，应用空间广阔。当前，世界多国政府和企业已将石墨烯及其应用技术列为重要战略布局，纷纷加大研发支持力度，推进石墨烯应用的商业化。其中欧盟设立10亿元专项研发计划、英国投资6100万英镑建立国家石墨烯研究所等，以期在由石墨烯引发的新一轮产业革命中占据主动和先

2、机。作为一种新材料，石墨烯量产技术的突破将有望迅速形成一批新的应用技术与产品，产生以石墨烯为核心的创新产业集群，也可在众多传统产业的技术转型以及创新型产业的发展中发挥重要作用，带动地方经济发展。目前，宁波在石墨烯产业领域已经形成了一定的基础。中科院宁波材料所已成功突破了石墨烯微片低成本规模化制备技术。宁波墨西科技有限公司年产200万平方米石墨烯涂层铝箔生产线已建成投产，成为全国首个正式面向市场的石墨烯应用产品，可广泛应用于锂电池、超级电容等新能源领域，同时计划于2013年底建成年产300吨的石墨烯生产线。以石墨烯这一新材料为牵引，以市场需求为主导，设立“石墨烯产业化应用研发”重大专项，可以加快

3、石墨烯产业化及应用进程，形成基于石墨烯的系列新技术、新产品和新应用，并带动石墨烯下游若干产业，增强我市锂电池、涂料/油墨、塑料领域等相关企业的科技创新能力和产品竞争力，提高产品附加值，带动我市传统优势产业的转型升级，加速战略新兴产业的培育发展，提升我市新材料产业在全国的竞争力。一、总体思路与发展目标（一）总体思路全面贯彻落实创新驱动发展战略，以宁波市“十二五”科技创新发展规划和宁波市中长期科技发展规划纲要（2006-2020年）的文件为指导，通过石墨烯下游应用技术研发与应用产品示范推广专项的实施，构筑以应用企业为主体，科研机构、研发企业、应用企业三者新型产学研合作对接机制，推动石墨烯全产业链规

4、模化、高端化、集群化发展，示范引领宁波传统产业转型升级，为宁波率先实现创新驱动发展格局、建设工业强市提供强大支撑。（二）发展目标到2016年，石墨烯相关企业和研究机构创新活力和效率有效提升，创新效益大幅提升，对引领带动宁波新材料产业发展、传统产业转型升级做出突出贡献。产业发展取得突破：石墨烯相关产业市场规模达20亿元，形成1个国家级的产业基地，在全国乃至全球形成明显竞争优势，对全市下游应用产业示范带动作用不断增强。新兴企业不断涌现：引进、培育石墨烯应用研发企业20家以上，培育下游应用生产企业100家以上。其中，高成长企业10家。科技创新成效显著：自主研发石墨烯相关应用技术50项以上，开发出石墨

5、烯相关新产品30种以上，形成相关的行业与企业标准30项以上，申请发明专利30项以上，争取国家重大科技项目支持不少于3项。高端人才加快集聚：引进、培养石墨烯应用技术专业研发人员100人，在各专业领域形成石墨烯应用技术研发团队10支以上。二、重点领域与应用方向结合宁波产业发展现状和石墨烯产业发展基础，未来3年，本专项将重点支持锂离子电池、超级电容器、涂料/油墨、导热材料和高分子复合材料5个石墨烯下游重点领域应用研发、推广。（一）锂离子电池重点支持利用石墨烯优异的导电/导热性能和良好的结构柔韧性，发展石墨烯导电添加剂、石墨烯复合电极材料以及石墨烯涂层铝箔等新技术领域研发、推广。全面提升现有锂离子电池

6、的综合性能，为其在下一代便携式电子产品、电动汽车、通讯基站及风光发电储能等领域的应用提供解决方案，进一步提升宁波市锂电产业的核心竞争力。主要应用方向包括：石墨烯功能涂层铝箔及其应用技术；高性能磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料；石墨烯导电添加剂及其应用技术；应用石墨烯导电剂与石墨烯涂层铝箔的大容量智能手机用锂离子电池；应用石墨烯导电剂与石墨烯涂层铝箔的通讯基站及风光发电储能用锂离子电池；应用石墨烯导电剂与石墨烯涂层铝箔的磷酸铁锂动力电池和储能电池。（二）超级电容器重点支持利用石墨烯巨大的比表面积，优异的导电性和结构稳定性，开拓石墨烯在超级电容器应用领域中的研发、推广。形成具有国际领先水平的超级电容器

7、生产与应用技术，大幅拓展超级电容器的应用领域和市场竞争力，拓展、优化宁波市新能源产业布局，形成特色产业奠定基础。主要应用方向包括：用于超级电容器的活性石墨烯的规模化制备技术；石墨烯超级电容器研制与应用示范。（三）涂料/油墨重点支持综合利用石墨烯导电、导热和抗腐蚀的性能，研制利用石墨烯作为功能填料的新型涂料和油墨，开发出针对不同应用领域，并在性能指标和生产成本上具备综合竞争优势的若干石墨烯涂料与油墨产品。提升宁波市海洋涂料、半导体材料等相关产业的技术水平和行业竞争力。主要应用方向包括：应用于海洋、化工等领域的石墨烯重防腐涂料；绿色环保石墨烯水性无机涂料；新一代石墨烯无机粉末涂料；用于不粘锅涂料及

8、LED灯具的石墨烯导热涂料；用于印刷电路的石墨烯导电油墨。 （四）导热材料重点支持利用石墨烯极高的热导率及各向异性的导热特性，发展石墨烯在导热/散热材料领域的应用，研制以石墨烯为功能组分的高性能导热膜及导热胶产品，满足高功率电子产品对于高效热管理系统的迫切需求，提升宁波市在电子信息技术配套产业中的技术实力与市场竞争力。重点应用方向包括：用于智能手机及平板电脑散热的石墨烯导热膜；用于大功率计算机散热的石墨烯柔性导热片。（五）高分子复合材料重点支持利用石墨烯导电/导热性能优异、机械强度高的优势，发展石墨烯在高分子复合材料领域的应用，在多种常规塑料基体中，研制以石墨烯为功能填料的各类型导电、导热和结

9、构增强塑料，开发具有自主知识产权的新型石墨烯复合材料产品。进一步提升宁波市在塑料产业中的传统优势地位，并推动产业转型升级。主要应用方向包括：石墨烯抗静电/导电塑料；石墨烯导热塑料；石墨烯结构增强高分子复合材料。三、重点应用研发项目围绕本专项目标与重点研发、应用领域，结合石墨烯未来发展应用趋势，具体设置如下16个重点应用研发项目，并力争在2-3年后形成可面向市场推广的新技术与新产品。（一）锂离子电池1、石墨烯功能涂层铝箔集流体研发内容：研发石墨烯涂层铝箔的规模化生产工艺与品质控制技术；针对不同型号的锂电池研发不同规格的石墨烯涂层铝箔及相匹配的电池工艺。预期目标：石墨烯涂层铝箔性能指标超过国际高端

10、导电碳涂层铝箔产品；初期形成每年200万平米的石墨烯涂层铝箔集流体的稳定生产能力，并建立完善的产品与应用标准，待应用技术成熟后，进一步拓展至年产1000万平米的规模，产值超1亿元。2、磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料研发内容：磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料制备工艺的优化与稳定；研发与磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料相匹配的合浆与涂布工艺。预期目标：材料的倍率性能、循环稳定性以及低温性能超越现有的商品化磷酸铁锂正极材料。初期形成吨级的稳定生产，产品性能通过国内知名锂电池企业检测评估，并形成相应的行业标准。待技术成熟后，向5家以上规模锂电池企业推广磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料，力争每年实现500吨的应用规模

11、，产值超5000万元。3、智能手机用大容量锂离子电池研发内容：研发石墨烯导电剂和石墨烯涂层铝箔在钴酸锂电池中的应用技术，开发面向高端智能手机的大容量、长寿命钴酸锂电池。预期目标：电池能量密度520 Wh/kg，1C容量/0.2C容量98%，1C循环500周容量保持率90%。产品性能与质量通过国家权威部门检测认证。待产品技术成熟后，力争实现每年3000万安时的应用规模，产值超2亿元。4、通讯基站及风光发电储能用锂离子电池研发内容：研发石墨烯导电剂和石墨烯涂层铝箔在磷酸铁锂电池中的应用技术，开发面向通讯基站及风光发电应用的大容量磷酸铁锂储能电池。预期目标：实现电池能量密度120Wh/kg，循环寿命

12、3500次，20放电容量率80%。产品性能与质量通过国家权威部门检测认证。待产品技术成熟后，力争实现每年3000万安时的应用规模，产值超2亿元。5、电动汽车用磷酸铁锂动力电池研发内容：研发石墨烯导电剂与石墨烯涂层铝箔在高性能动力锂电池中的应用技术，全面评估电池在各工况下的服役状况。预期目标：使用石墨烯的磷酸铁锂动力电池，在充电时间和使用寿命上较现有产品有显著提升。产品性能与质量通过国家权威部门检测认证，并与国内知名车企联合研发基于此电池的电动汽车。待产品技术成熟后，力争推广应用规模达到2000辆纯电动车，产值超2亿元。（二）超级电容器1、石墨烯超级电容器研发研发内容：研发用于超级电容器的活性石

13、墨烯的低成本、规模化制备技术；研发针对石墨烯的超级电容器制作工艺与电解液匹配；研发石墨烯涂层铝箔在超级电容器中的应用技术；研制各型号石墨烯超级电容器，进行模拟实际工况下的全面性能测试。预期目标：发展活性石墨烯的规模化制备技术，实现中试规模生产；研制出高电压（3V以上）的石墨烯超级电容器，能量密度较现有商业化超级电容器产品提升50%以上。石墨烯超级电容器年产能达到10亿法拉，产值1亿元。（三）涂料/油墨1、石墨烯重防腐涂料研发内容：研发石墨烯在现有重防腐涂料中的稳定分散技术；优化石墨烯防腐涂料的配方与生产工艺；研发针对石墨烯防腐涂料的施工工艺。预期目标：开发出性能优于现有产品的石墨烯重防腐涂料产

14、品。在石墨烯添加量小于3%的条件下，涂料的耐盐水、耐盐雾以及耐汽油的标准较现有产品提升30%以上，表面电阻率低于0.2 M，附着力、冲击强度和柔韧性符合国家标准。建立相关产品的行业与企业标准，申请发明专利5项以上。石墨烯重防腐涂料年产量达1万吨，产值超2亿元。2、石墨烯水性纳米涂料研发内容：研发石墨烯在水系溶剂中的稳定分散技术与工艺以及分散剂；研制出多功能的水性石墨烯涂料助剂；研发石墨烯与其他无机填料的优化匹配与预处理工艺；研发石墨烯水性无机涂料的低成本规模化生产技术。预期目标：开发出若干种绿色环保的石墨烯水性无机涂料，耐酸性、耐碱性和耐盐雾水平均较现有产品提升30%以上，为0/1级，耐磨性2

15、000个行程，硬度、耐冲击性、附着性达到国家标准。建立相关产品的行业与企业标准，申请发明专利5项以上。石墨烯水性纳米无机涂料年产量达1万吨，年产值2亿元。3、石墨烯粉末涂料研发内容：研发石墨烯与固体粉末的均匀分散技术与工艺；研发针对石墨烯功能填料的加工工艺与设备；研发石墨烯粉末涂料的施工工艺。预期目标：开发出若干款石墨烯粉末涂料产品，耐盐雾和耐湿性均超过1000小时，耐酸耐碱和耐油性均超过300小时，抗冲击强度为50kg.cm，表面硬度达3H，交叉开口附着力、弯曲试验和压痕硬度均达到国家标准。建立相关产品的行业与企业标准，申请发明专利5项以上。石墨烯基无机粉末涂料年产量达1万吨，年产值达2亿。

16、4、石墨烯导热涂料研发内容：研发石墨烯的高效分散技术；研发针对不粘锅应用的石墨烯导热涂料的生产工艺；研发针对LED灯具应用的石墨烯导热涂料的配方与生产工艺。预期目标：开发出针对不粘锅用的高导热、高强度石墨烯涂料与涂层技术。不粘锅用石墨烯涂料耐温性450，耐磨性2000次，常温硬度、热硬度（300）均达到9H，不粘性达到最高级，耐钢丝刷、耐铁铲性能优异。开发出针对LED灯具散热的石墨烯散热涂料产品，散热涂料热导率 1 W/mK，耐酸性、耐碱性、耐溶剂性均大于30分钟，涂层硬度5H以上，附着力为100/100。建立相关产品的行业与企业标准，申请发明专利3项以上。石墨烯导热油墨年产量达1万吨，产值2

17、亿元。5、石墨烯导电油墨研发内容：研发具有高电导率的石墨烯导电油墨；研发石墨烯在含卤和无卤导电银浆中的分散工艺；研发石墨烯与纳米银的均匀复合技术。预期目标：开发出纯石墨烯导电油墨，方阻10，硬度3H，2kg正反折10次变化300%；开发出石墨烯/银复合导电油墨产品，其中含银量较现有纯银导电油墨降低5%-10%，每吨节约成本25万以上，其方阻13 m，硬度3H，2kg正反折5次变化300%。石墨烯导电油墨年产量达50吨，年产值1.5亿元。（四）导热材料1、石墨烯导热膜研发内容：研究石墨烯导热膜在水平及垂直方向的热导率调控技术；研发大面积石墨烯导热膜的连续化卷对卷制备技术。 预期目标：开发出针对智

18、能手机及平板电脑芯片散热应用的石墨烯导热膜，其平面热导率在1000 W/mK以上，纵向热导率达到10 W/mK以上，耐弯折10000次以上。实现石墨烯导热膜年产5万平米，年产值1亿元。2、石墨烯柔性导热片研发内容：在硅胶等柔性基体中研发石墨烯的均匀分散与复合技术；研发石墨烯导热片的规模化生产技术与工艺。预期目标：开发出针对大功率计算机散热应用的石墨烯柔性导热片，其垂直方向热导率达到30 W/mK以上，可压缩量不低于40%，瞬间压缩应力不高于100psi，长期应力不高于50psi，同时具备无腐蚀、不掉屑、阻燃等特性。（五）高分子复合材料1、石墨烯抗静电/导电塑料研发内容：研发针对塑料体系应用的石

19、墨烯改性技术与相应的分散剂；在不同塑料基体中，在现有工艺基础上，针对石墨烯的物理化学特性，优化熔融共混、溶液共混等工艺，实现石墨烯的均匀分散；研发石墨烯导电母粒的规模化生产工艺。预期目标：开发出若干款针对聚苯乙烯、聚丙烯和聚碳酸酯等不同塑料基体的石墨烯抗静电/导电塑料产品，石墨烯添加量为1%时，产品电导率达抗静电标准，产品达到导电标准时石墨烯添加量5%时。技术成熟后，石墨烯抗静电/导电塑料母粒实现年产500吨，年产值1亿元。2、石墨烯导热塑料研发内容：研发石墨烯在常规塑料基体中的分散技术；研发母粒、板材、薄膜等具有不同宏观形貌的石墨烯导热塑料的生产工艺，以及在各维度方向上的导热特性。预期目标：

20、开发出若干款针对不同塑料基体的石墨烯导热塑料产品，石墨烯添加量小于5%，热导率高于0.5 W/mK，石墨烯添加后塑料机械加工性能无显著变化。技术成熟后，石墨烯导热塑料母粒、板材和薄膜实现年产量300吨，年产值5000万元。3、石墨烯/超高分子量聚乙烯高性能复合材料研发内容：研究石墨烯在超高分子量聚乙烯纤维及无纬布中的分散技术；研究石墨烯/超高分子量聚乙烯纺丝液配制技术，并优化纤维成型和后处理工艺；形成石墨烯/ 超高分子量聚乙烯纳米复合纤维及无纬布产业化制备技术。研发目标：提升现有系列超高分子量聚乙烯防弹制品的高性能和轻量化水平，开发出兼具高强度、低密度和电磁屏蔽/吸波功能的新型高性能复合材料。

21、形成石墨烯增强超高分子量聚乙烯无纬布制备技术，使系列防弹制品在相同防弹效果下减重10%以上；研究石墨烯/超高分子量聚乙烯纳米复合纤维制备技术，使复合纤维导电性提高，具有抗静电功能。研制出具有电磁屏蔽/吸波功能的石墨烯/UHMWPE复合材料新产品12个。石墨烯纳米复合纤维实现年生产300吨、复合增强无纬布实现年生产500万m2，产值1.5亿元。四、组织实施（一）实施年限本专项实施年限为三年，分年度、分步骤实施各个项目。其中第一年度编制年度项目申请指南，启动第一批重点应用研发项目；第二年度启动第二批重点应用研发项目，开展第一批重点研发项目的中期评估；第三年度从重点研发项目中择优选取若干项目开展示范

22、推广应用，并进行专项总结和绩效评估。（二）项目申报根据本专项中确定的重点应用领域和方向，在充分调研和技术需求征集的基础上，制定和发布专项重大应用研发项目的申报指南，并列入年度科技计划。专项实行开放式的项目管理方式，鼓励符合条件的相关企业根据项目申报指南的要求积极申报重大项目。项目申报和后续管理按宁波市科技计划项目管理暂行办法的相关要求进行。（三）申报主体本专项实施主体主要面向石墨烯产品应用企业或石墨烯产品研发生产企业。鼓励应用方企业与我市在石墨烯材料研发方面具有优势的企业和科研机构开展合作，以产学研合作的方式实施项目，重点突破，加快石墨烯应用产品开发与推广。（四）支持方式引导建立以项目承担企业

23、为投资主体的科技经费投入方式，市财政资金在项目承担实施企业先行研发投入的基础上，根据各应用研发项目的实际投入需要，给予项目承担单位不高于30%的研发投入经费配套支持。五、保障措施（一）成立专项协调小组成立由市科技局、市发改委、市经信委、市财政局等部门组成的专项协调小组。专项协调小组负责协调相关工作，包括项目遴选、项目后期跟踪、评估考核等，同时定期举行专家咨询会，对项目实施方案制定、项目承担单位推荐与遴选、项目进度与成效评估等进行全面的指导和管理。（二）加大政策支持力度市财政在整合各类资金的基础上，设立每年3000万元（其中2013年先期安排1500万元资金），三年共9000万元的“石墨烯产业化

24、应用开发”专项资金，主要用于支持本专项实施单位在技术创新、产品研发和试制推广等方面的开支。充分发挥战略性新兴产业发展专项资金、创业投资引导基金、天使投资引导基金、海邦人才基金的引导作用，构建多层次投入体系建设，加大对石墨烯系列产品研发、生产以及应用的支持力度。积极探索石墨烯系列新产品的政府首购、采购政策，对下游应用企业生产的新产品，符合政府采购需求条件的，优先予以首购或采购，示范带动全社会使用石墨烯新产品。（三）加大应用研发人才引进与培训力度积极对接宁波市各级人才引进（培育）计划，加快引进海内外石墨烯全产业链某一学科或技术领域的学科技术带头人，拥有可以产业化的发明专利和技术成果且具有自主知识产权的人才，带项目、带技术、带资金的科技引领型人才等。同时充分发挥中科院宁波材料所和宁波墨西科技的应用研发技术平台，通过组织高层次人才培训班、专题辅导等，提升企业的研发管理和创新水平，促进企业的可持续发展。（四）加强对石墨烯系列产品的市场推介充分发挥宁波人才科技周、科博会、新材料产业论坛等学术与产业交流活动，及专项推介会等形式，搭建石墨烯上下游企业信息高效对接平台；积极向社会推介石墨烯新产品，提高社会认知度。同时支持鼓励项目承担企业携石墨烯应用产品参与国内知名的产业博览会，实现向全国乃至世界宣传与推介石墨烯产业的目的。专心-专注-专业