石墨烯，被譽(yù)為“新材料之王”，發(fā)現(xiàn)者于2010年獲得諾貝爾獎(jiǎng)，其應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，也是全球新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的焦點(diǎn)領(lǐng)域之一。

01 產(chǎn)品概況

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，其典型結(jié)構(gòu)如下圖所示。石墨烯按照層數(shù)可分為單層石墨烯、雙層石墨烯、少層石墨烯和多層石墨烯。按照功能化形式可以分為氧化石墨烯、氫化石墨烯、氟化石墨烯等。按照外在形態(tài)、又可分為片、膜、量子點(diǎn)、納米帶或三維狀等。石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的新型納米材料。具有超強(qiáng)導(dǎo)電性、良好的熱傳導(dǎo)性、良好的透光性、溶解性、滲透率、高柔性和高強(qiáng)度等出色的材料特性。

圖1 典型的石墨烯結(jié)構(gòu)

資料來(lái)源：國(guó)信證券《新材料專題系列報(bào)告（三）-石墨烯：前景廣闊的二維納米材料》。

石墨烯可應(yīng)用于新能源材料（超級(jí)電容、鋰電池正極材料、導(dǎo)電劑等）、防腐涂料、柔性顯示器件、傳感器、導(dǎo)熱材料、復(fù)合材料等領(lǐng)域，其中鋰電池、儲(chǔ)能、防腐涂料、散熱材料領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)商用，在鋰電池領(lǐng)域的應(yīng)用占據(jù)了行業(yè)下游應(yīng)用的絕大部分市場(chǎng)（根據(jù)賽迪智庫(kù)報(bào)告，新能源領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模占比超過(guò)60%），智能手機(jī)石墨烯導(dǎo)熱膜的市場(chǎng)規(guī)模也在快速增長(zhǎng)。

02 產(chǎn)業(yè)鏈

石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈的上游為石墨烯礦產(chǎn)及制備，中國(guó)石墨資源儲(chǔ)量大，石墨成本較低，整體上游議價(jià)能力弱，對(duì)中游的石墨烯生產(chǎn)行業(yè)影響較小。

中游為石墨烯粉體/漿料、石墨烯薄膜生產(chǎn)，目前主要的合成路線是氧化還原法和化學(xué)剝離法，氧化還原法在合成過(guò)程中會(huì)使用強(qiáng)酸，在水洗過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢酸廢水，廢酸處理成本較高，如果處理不好將會(huì)對(duì)土壤、地下水造成污染?；瘜W(xué)剝離法在工業(yè)化過(guò)程中往往會(huì)使用插層劑再以特殊手段剝離，最后產(chǎn)品出現(xiàn)的形式一般是漿料，此路線較少出現(xiàn)粉塵污染。從市場(chǎng)占比來(lái)看，石墨烯粉體占據(jù)了中國(guó)石墨烯產(chǎn)品的絕大部分市場(chǎng)，且石墨烯粉體的部分應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商用，例如鋰電儲(chǔ)能行業(yè)。石墨烯薄膜多用于手機(jī)屏或柔性屏領(lǐng)域，作為新型散熱材料尚處在產(chǎn)業(yè)化初期，主要市場(chǎng)和供應(yīng)商集中在國(guó)內(nèi)，目前量產(chǎn)企業(yè)較少。

下游為石墨烯應(yīng)用，如新能源材料（超級(jí)電容、鋰電池正極材料、負(fù)極材料、導(dǎo)電劑等）、防腐涂料、柔性顯示器件、傳感器、導(dǎo)熱材料、復(fù)合材料等領(lǐng)域，其中鋰電池、儲(chǔ)能、防腐涂料、散熱材料領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)商用，在鋰電池領(lǐng)域的應(yīng)用占據(jù)了行業(yè)下游應(yīng)用的絕大部分市場(chǎng)，柔性觸控屏應(yīng)用方面當(dāng)前仍處于以研究為主的階段。

03 產(chǎn)業(yè)規(guī)模

中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)自2013年以來(lái)逐步形成，在政府部門(mén)、生產(chǎn)企業(yè)、科研院所、相關(guān)高校等通力合作下，產(chǎn)業(yè)規(guī)模、企業(yè)數(shù)量均呈現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)，在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)初步產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程居全球前列。根據(jù)2021(第八屆)中國(guó)國(guó)際石墨烯創(chuàng)新大會(huì)公布的數(shù)據(jù)，中國(guó)已成為石墨烯材料生產(chǎn)大國(guó)，石墨烯粉體產(chǎn)能達(dá)1.46萬(wàn)噸，石墨烯薄膜產(chǎn)能740萬(wàn)平米。根據(jù)石墨烯聯(lián)盟公布的數(shù)據(jù)，2020年國(guó)內(nèi)石墨烯相關(guān)領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模達(dá)140億元。

據(jù)石墨烯聯(lián)盟（CGIA）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)2020年至2022年7月在石墨烯領(lǐng)域消息面項(xiàng)目投資為280多億元，投資主要布局電池、粉體制備、散熱、復(fù)材、電采暖、紡織、涂料等比較容易市場(chǎng)化的領(lǐng)域，其中電池、散熱和紡織成為近年來(lái)石墨烯項(xiàng)目投資的熱點(diǎn)。柔碳電子、寧波富理、墨睿科技、江蘇杉元、巨灣技研、星途公司等多家石墨烯企業(yè)獲得千萬(wàn)元級(jí)別融資。

從重點(diǎn)領(lǐng)域看，石墨烯聯(lián)盟預(yù)測(cè)5G手機(jī)石墨烯散熱膜的使用面積將由2020年的100cm2/部，增加到2025年的200cm2/部，石墨烯散熱膜的市場(chǎng)滲透率也將有望在2025年達(dá)到60%，預(yù)計(jì)2025年石墨烯散熱膜在智能手機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到30億元。

04 市場(chǎng)格局

根據(jù)材料工業(yè)研究所《我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)、新進(jìn)展、新挑戰(zhàn)》報(bào)告，目前我國(guó)石墨烯關(guān)鍵技術(shù)仍未突破，制約下游大規(guī)模應(yīng)用。通過(guò)不斷創(chuàng)新研發(fā)，我國(guó)在大面積單晶石墨烯、多層石墨烯粉體規(guī)模制備等方面取得了重大進(jìn)展，但仍存在基礎(chǔ)物性研究不透徹、綠色低成本的規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)不成熟、“殺手锏”級(jí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)不足等技術(shù)瓶頸。目前國(guó)內(nèi)石墨烯粉體制備公司多采用氧化還原法，有嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)生產(chǎn)的石墨烯粉體含有大量缺陷，石墨烯薄膜的規(guī)模化制備也尚不成熟，市面上出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，制約著下游大規(guī)模應(yīng)用。從生產(chǎn)端看，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)已建成石墨烯粉體及薄膜材料生產(chǎn)線并基本實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但普遍存在產(chǎn)品尺寸及層數(shù)不均勻、質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題，各項(xiàng)性能指標(biāo)遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)室水平，難以滿足大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用需求。從應(yīng)用端看，石墨烯粉體主要用作添加劑以增強(qiáng)基體材料的相關(guān)性能，與基材間的相容性和均勻分散性是制約其大規(guī)模應(yīng)用一大難點(diǎn)；石墨烯薄膜主要用于柔性顯示、電子/光電子領(lǐng)域，也面臨大規(guī)模均勻制備技術(shù)不成熟、工藝復(fù)雜和成本高等難題。雖然我國(guó)石墨烯粉體及薄膜制備產(chǎn)能不斷提高，但實(shí)際產(chǎn)能利用率不超過(guò)20%，國(guó)內(nèi)有實(shí)力研發(fā)石墨烯相關(guān)產(chǎn)品的企業(yè)不多，而且目前以石墨烯為主業(yè)的上市公司均處于虧損狀態(tài)，大規(guī)模的應(yīng)用市場(chǎng)仍未全面打開(kāi)。

企業(yè)規(guī)?？傮w偏小，石墨烯產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不足。我國(guó)石墨烯生產(chǎn)和應(yīng)用的主力軍是中小型企業(yè)，近半數(shù)屬于小微型初創(chuàng)企業(yè)，技術(shù)成熟、盈利性好、發(fā)展穩(wěn)定的企業(yè)微乎其微，一些上市公司雖通過(guò)控股或參股方式參與其中，但并未將石墨烯當(dāng)作主營(yíng)業(yè)務(wù)進(jìn)行實(shí)質(zhì)投入，缺乏行業(yè)龍頭引領(lǐng)和帶動(dòng)導(dǎo)致石墨烯產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不足。一方面，小企業(yè)抵抗風(fēng)險(xiǎn)能力整體較弱，在“大浪淘沙”的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中極易消沒(méi)，目前存續(xù)時(shí)間在10年以上的石墨烯企業(yè)占比僅為5%。

從收入情況看，常州富烯科技、廈門(mén)凱納、哈爾濱萬(wàn)鑫石墨谷的石墨烯相關(guān)營(yíng)收較高，但均在3億元以下。國(guó)內(nèi)主要石墨烯生產(chǎn)企業(yè)如下表所示。

表1??我國(guó)石墨烯及應(yīng)用重點(diǎn)企業(yè)

編輯：黃飛

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