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技术突破将带动活性炭市场突破性发展

专利申请数量增长迅速,发明专利占比大

2009-2017年,中国活性炭行业的专利申请数量保持较高增速,年均复合增速达到了25.71%。2017年,国内活性炭行业专利数量突破2万件,增速较上年有所提高;截至到2018年12月28日,专利申请数为9428件。总体来看,中国活性炭行业的技术研发十分活跃。



图表1:2009-2018年中国活性炭专利申请情况(单位:件,%)



此外,从含金量最高的发明专利来看,尽管发明专利的年均增速总体慢于活性炭行业专利申请总量增速,但其增速依然可观。同时,发明专利是活性炭行业专利最重要的组成部分,数量占比基本均保持在60%以上。由此可见,国内对于活性炭的自主研发和创新十分重视。


图表2:2009-2018年中国活性炭发明专利申请情况(单位:件,%)


超级电容活性炭技术长期被国外垄断,对外依赖度过高

然而,尽管近年来活性炭的研发不断推进,但是在一些技术难度大的领域却仍然落后于国外部分发达国家,超级电容活性炭便是其中之一。

按制造的原材料分类,活性炭可分为木质活性炭(木屑、果壳、椰壳等)、煤质活性炭、合成材料活性炭及其它类活性炭(骨炭、沥青炭、纸炭等)。其中,以椰子壳为原料生产的高品级活性炭,由于其在环保、饮用水净化、军工、储能等领域有着不可替代的作用,近年来市场需求讯猛增长。而超级电容活性炭作为高级活性炭的重要类型,在国内存在严重的供不应求的问题,严重依赖国外技术和产品进口。


图表3:活性炭按原材料分类


具体来看,超级电容活性炭的主要应用领域是超级电容器。而超级电容器作为高效储能器件,广泛应用于国防军工、轨道交通、城市公交、起重机械势能回收、发电与智能电网、消费电子等重要领域和环节,近年来需求规模扩张速度均保持在25%以上,预计在2018年规模将突破70亿元,未来的市场发展空间十分广阔。


图表4:2011-2018年中国超级电容行业市场规模(单位:亿元,%)


而对于超级电容器来说,电极材料是影响整个电容器性能的核心因素,决定了它的功率和能量密度。目前,最常见的电极材料为多孔碳材料,这些碳材料包括活性炭、碳纳米管、模板碳和石墨烯等。其中,活性炭因具有原料广泛、价格低廉、比表面积大、孔隙丰富等特点,是目前唯一得到商业化应用的电极材料。而高品质有机体系超级电容活性炭由于其优异的特质成为了当前超级电容器中最核心的材料。

但是,中国一直以来面临生产超级电容活性炭的双重瓶颈,即:一是技术,研发难度大;二是规模,要求低成本、大型、连续化的制备生产。这使得高品质的有机体系超级电容活性炭长期被日本、韩国等外国公司所垄断,成为中国超级电容产业发展的“卡脖子”工程。


技术突破,超级电容活性炭量产为行业带来利好

针对国内超级电容活性炭发展的技术和量产困境,北海星石碳材料科技有限公司经过10年的技术攻关,并在2017年制定了活性炭的产能规划。根据规划预计到2020年,公司超级电容器电极活性炭年产量可达5000吨,高端椰壳活性炭50000吨,活性炭纳米超滤复合碳材料制品2000吨,将成为国内最大的高端椰壳活性炭生产基地,及全球最大的以椰壳为原料的活性炭单一工厂。


图表5:北海星石碳材料科技有限公司活性炭产能规划(单位:吨)


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