2018年中国石墨烯行业分析及下游产业发展前景「图」

一、石墨烯的定义

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，单层的石墨烯是由一层密集的碳六元环构成，它的厚度为0.335nm左右，是目前为止最薄的二维纳米碳材料。

实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯材料拥有其他材料所不具备的特殊性能，如优异的电学性能、出色的机械性能、极高的导热性、超大比表面积、优异的阻隔性能等，使其在众多领域具有传统材料所无法企及的应用价值，因此被称为“新材料之王”。

石墨烯可运用的领域十分广阔，主要集中在能源、环境、电子、化工等行业，尤其是在电子行业的锂电池材料、超级电容器、OLED、柔性屏、传感器、芯片等领域，以及化工行业的涂料、吸附、淡化等领域。

石墨烯理化特性及相关应用领域

资料来源：公开资料整理

二、石墨烯原料来源

石墨是制备石墨烯的重要原料之一，根据美国地质调查局（USGS）的统计，2017年全球石墨储量2.7亿吨，土耳其、巴西和中国资源最为丰富，分别占全球总量的33%、26%和21%，合计占比达到80%。尽管土耳其石墨储量世界第一，但资源以隐晶质石墨为主，主要应用于中低端产品，而巴西和中国以晶质石墨为主，资源战略地位高于隐晶质石墨。

产量方面，近十年来我国石墨产量稳居全球第一，目前国内年产量稳定在80万吨左右，大幅领先第二名巴西产量9.5万吨，在全球产量占比中基本保持在65%~70%，可以说中国掌控着全球石墨资源的供应。

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三、石墨烯的应用及前景

石墨烯产品可以分为薄膜和粉体两类：石墨烯粉体多掺杂在其他材料中使用，多应用于涂料和锂离子电池领域；石墨烯薄膜则因透明、导电、柔性好等优点，在电子、光子及光电设备领域的应用十分广泛，极具发展前景。

1.石墨烯在新能源领域

近年来，我国石墨烯产业化应用取得了一定进展，上下游产业链已初步打通、下游应用领域不断拓展。根据统计，石墨烯市场规模从2015年的6亿元，增长至2017年的70亿元，其中石墨烯在新能源领域的市场规模达到50亿元，石墨烯涂料市场规模达到8亿元，复合材料和大健康产业均达到5亿元，节能环保和电子信息领域均达到1亿元。

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相关报告：华经产业研究院发布的《2019-2025年中国石墨烯市场供需格局及未来发展趋报告》

2.石墨烯在导电剂领域

目前市场上常用的锂电池导电剂有炭黑、碳纳米管、纳米碳纤维和石墨烯等。相对于传统锂电池导电剂，石墨烯无论是在电导率、比表面积、颗粒大小还是分散性能方面，都表现出巨大的优势。相关研究证明，在导电添加剂用量为1-6wt%的范围内，石墨烯导电剂的电阻率均仅为同浓度的导电碳黑1/40-1/60，仅为同浓度碳纳米1/10左右。在10C、电池容量为0-133mAh·g^-1时，石墨烯的放电电压也明显高于导电碳黑。

价格方面，根据石墨烯产业联盟的统计数据，2015年石墨烯导电剂的价格为230美元/千克，与碳纳米管导电剂价格相当，但其价格下降趋势明显，2017的平均价格下降至180美元/千克的水平。参考单晶硅在光伏领域的应用（技术突破耗时大概2~3年），考虑到相关资本的涌入以及国家政策的大力支持，石墨烯生产工艺将进一步成熟，预计到2020年左右石墨烯导电剂有望突破成本瓶颈，价格有望下降至100美元/千克，而同期碳纳米管价格依然维持200美元/千克左右（因为碳纳米管技术已较为成熟，成本下降空间较小）。

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3.石墨烯在涂料领域

石墨烯在涂料领域的应用主要集中在六个方向，分别是防腐涂料、导电涂料、建筑隔热涂料、海洋防污涂料、聚合物水泥防水涂料、阻燃涂料。涂料中添加石墨烯后，石墨烯能够形成稳定的导电网格，有效提高锌粉的利用率，从实际效果来看，添加约5%的石墨烯粉，可减少50%锌粉的使用量。

在各类涂料中，目前石墨烯在重防腐涂料中的应用最为广泛。重防腐涂料作为国民经济重要领域的主要工程材料，它涉及到交通运输、石油化工、电力、海洋工程、建筑工程等部门，国际上已将重防腐涂料发展水平高低作为衡量涂料工业先进程度的标准。2017年我国重防腐涂料产量达到389万吨，占防腐涂料产量比重为65%，考虑到国家鼓励并支持重防腐涂料技术研发、生产，预计未来2年重防腐涂料的占比有望维持这一水平，2020年重防腐涂料产量有望达到490万吨左右。

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4.石墨烯在导热膜领域

在电子设备迅速普及，尤其是智能手机、笔记本电脑等移动终端蓬勃发展的大背景下，设备高功率运行的散热问题一直是业界的关注点，具有高导热能力的散热薄膜是这方面的关键材料，是实现高效热量管理的有效手段。目前使用最广泛的导热物质是石墨，众多的智能手机以及笔记本电脑等都配备有相应的石墨散热产品。

但是，石墨烯是已知的导热系数最高的物质，理论导热率达到5300W/m·K，散热效率远高于目前的商用石墨散热片。另外，石墨烯导热片技术难度小、工艺相对成熟，存在快速进入市场的机会。随着智能手机大屏化，智能终端芯片高速化等趋势，对设备的散热能力要求越来越高，也开启了导热性能更好的石墨烯导热膜充足的发展空间。预计到2020年采用石墨烯散热膜进行散热的散热组件将达到总电子产品及LED产品市场的10%，即可为石墨烯散热膜带来3.5亿左右的市场空间。

资料来源：公开资料整理

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　　整体来看，预计到2020年石墨烯在锂电池的市场规模将达到140亿元左右，在超级电容器的市场规模将达到4亿元左右，在涂料领域的市场规模将达到35亿元左右，在导热膜及传感器中的市场规模达到7.5亿元左右，这五者合计市场规模将达到200亿元左右。考虑到石墨烯在这些领域的应用将快于其他行业，预计应用占比将小幅上升至80%左右，从而预计到2020年石墨烯的市场规模将达到230亿元左右，市场快速增长的贡献主要来自于石墨烯用于导电剂的粉体价格将突破成本瓶颈，石墨烯导电剂市场空间迎来快速发展。