自石墨烯誕生以來，人們便對這個新材料的研發(fā)與應用前景興趣濃厚，也使其也成了資本和市場追逐的寵兒，在電子、航天特種、新能源新材料等領(lǐng)域也有著廣泛應用。11月25日，在中科院文獻情報中心產(chǎn)業(yè)情報研究中心主辦的第20期《產(chǎn)業(yè)技術(shù)情報》發(fā)布會上，研究人員詳細梳理了石墨烯在超級電容器和生物傳感器方面的應用情況，首次將兩個發(fā)布主題聚焦于同一領(lǐng)域，并基于權(quán)威數(shù)據(jù)庫分析，對二者的未來發(fā)展趨勢作出研判。

以下摘出在超級電容器領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容：

石墨烯，是當前世界上最薄、最輕、最硬、導電性最好而且擁有強大靈活性的納米材料。它的強大能力常常令人咋舌。一塊一厘米厚的石墨烯板，能夠讓一頭5噸重的成年大象穩(wěn)穩(wěn)站在上面；用石墨烯做的手機電池，一秒內(nèi)就能把電充滿；以石墨烯為材料的平板電腦，可以隨意折疊成手機大小放在口袋里。

自石墨烯誕生以來，人們便對這個新材料的研發(fā)與應用前景興趣濃厚，也使其也成了資本和市場追逐的寵兒，在電子、航天特種、新能源新材料等領(lǐng)域也有著廣泛應用。

11月25日，在中科院文獻情報中心產(chǎn)業(yè)情報研究中心主辦的第20期《產(chǎn)業(yè)技術(shù)情報》發(fā)布會上，研究人員詳細梳理了石墨烯在超級電容器和生物傳感器方面的應用情況，首次將兩個發(fā)布主題聚焦于同一領(lǐng)域，并基于權(quán)威數(shù)據(jù)庫分析，對二者的未來發(fā)展趨勢作出研判。

清華大學化工系教授騫偉中和國家納米科學中心博士研究生史濟東，作為特邀專家參加了此次發(fā)布活動，并結(jié)合自己目前所從事的研究工作，與參會人員進行了交流討論。

石墨烯超級電容器技術(shù)：中國處于快速增長期

當今能源及環(huán)境問題日趨嚴重，以新能源電動汽車為代表的綠色交通工具的發(fā)展需求越來越大。而解決其制動能量回收系統(tǒng)的問題是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之一，因此產(chǎn)業(yè)對兼顧高能量密度與高功率密度的電化學儲能器件的需求越來越迫切。與此同時，超級電容器因具備使用壽命長、充電時間短、可顯示存電量、材料無限、低溫性能良好等優(yōu)點，被賦予較大期待。

石墨烯具有良好的電化學性能、抗拉伸性能和易與其他活性材料合成的結(jié)構(gòu)，與活性炭類似，可以作為良好穩(wěn)定的負極材料，被漸漸應用到超級電容器電容材料中。石墨烯超級電容器主要研究領(lǐng)域包括：用于電極材料的過渡金屬氧化物、活化煤、以及氮摻雜石墨烯、集電器表面等方面；涉及技術(shù)包括氧化石墨烯單體、過度金屬氧化物、氮摻雜、煤活化等。

隨著2004年英國曼徹斯特大學物理學家發(fā)現(xiàn)石墨烯的分離制備方法，石墨烯在超級電容器中的應用也逐漸開始迅速發(fā)展，專利年發(fā)表數(shù)量快速增長，于2012年達到峰值每年280項。目前相關(guān)技術(shù)專利平均在每年250項左右。

中國的石墨烯超級電容器領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展2009年起迅猛增長，年申請量迅速超過每年100項，于2012年達到峰值，此后基本保持在每年120項以上，處于快速增長期。

根據(jù)專利技術(shù)來源分布來看，目前掌握著石墨烯超級電容器技術(shù)的主要國家或地區(qū)依次為中國（51%）、美國（20%）、韓國（15%）和日本（4%）、歐盟（2%）、和加拿大（2%），其專利總和超過全球?qū)＠偭康?0%。

在國際市場布局上，中國主要關(guān)注于本土專利布局，申請比例達90%左右，此外在美國、日本及WO、EP也有少量申請。相比之下，美國、韓國除本土申請外，均在該領(lǐng)域的各主要技術(shù)市場進行了大量海外布局，如中國、日本、加拿大等地區(qū)，競爭較為激烈。

記者發(fā)現(xiàn)，在石墨烯超級電容器技術(shù)專利權(quán)人排名中，前25名專利權(quán)人中數(shù)量最多的是來自中國的機構(gòu)（17家）。排名前5位的依次是，海洋王照明科技股份有限公司、中國科學院、韓國三星公司、美國Nanotek儀器公司和浙江大學。其實，中國、韓國、美國發(fā)表專利數(shù)量最多的專利權(quán)人均是企業(yè)。

“從產(chǎn)業(yè)技術(shù)情報發(fā)布的內(nèi)容來看，我們國家在石墨烯領(lǐng)域的論文和專利的數(shù)量還是比較可觀的，這些數(shù)據(jù)充分反映了我們國家的科技活力。”騫偉中說。

他介紹，目前石墨烯的主要制造市場和應用市場均在中國，國內(nèi)的眾多機構(gòu)在該領(lǐng)域進行了專利布局。北京和江蘇已分別成為國家石墨烯發(fā)展很研發(fā)的較為集中的地區(qū)，未來5年到10年這些地區(qū)還將在石墨烯領(lǐng)域進行大力布局。

“從產(chǎn)業(yè)化角度來看，目前石墨烯電容器領(lǐng)域技術(shù)更多的集中在高校實驗室，離產(chǎn)業(yè)化還有一段路要走，我們國家應推動高校和企業(yè)的銜接，大力推動石墨烯電容器的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?！彬q偉中建議。

石墨烯超級電容器熱點領(lǐng)域主要集中在電容器電極制造，包括碳納米薄膜、聚合物金屬薄膜、聚合物、金屬、雜原子等新型及傳統(tǒng)電極材料的制備和修飾、改性技術(shù)。

鋰電池、燃料電池等各類電池的應用以及對于電容器電解質(zhì)的研究也是重點關(guān)注領(lǐng)域。