石墨烯，被譽為“新材料之王”，發(fā)現(xiàn)者于2010年獲得諾貝爾獎，其應用場景廣泛，也是全球新材料產業(yè)創(chuàng)新的焦點領域之一。

01 產品概況

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，其典型結構如下圖所示。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、納米帶或三維狀等。石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的新型納米材料。具有超強導電性、良好的熱傳導性、良好的透光性、溶解性、滲透率、高柔性和高強度等出色的材料特性。

圖1 典型的石墨烯結構

資料來源：國信證券《新材料專題系列報告（三）-石墨烯：前景廣闊的二維納米材料》。

石墨烯可應用于新能源材料（超級電容、鋰電池正極材料、導電劑等）、防腐涂料、柔性顯示器件、傳感器、導熱材料、復合材料等領域，其中鋰電池、儲能、防腐涂料、散熱材料領域已實現(xiàn)商用，在鋰電池領域的應用占據了行業(yè)下游應用的絕大部分市場（根據賽迪智庫報告，新能源領域的市場規(guī)模占比超過60%），智能手機石墨烯導熱膜的市場規(guī)模也在快速增長。

02 產業(yè)鏈

石墨烯產業(yè)鏈的上游為石墨烯礦產及制備，中國石墨資源儲量大，石墨成本較低，整體上游議價能力弱，對中游的石墨烯生產行業(yè)影響較小。

中游為石墨烯粉體/漿料、石墨烯薄膜生產，目前主要的合成路線是氧化還原法和化學剝離法，氧化還原法在合成過程中會使用強酸，在水洗過程中會產生廢酸廢水，廢酸處理成本較高，如果處理不好將會對土壤、地下水造成污染?；瘜W剝離法在工業(yè)化過程中往往會使用插層劑再以特殊手段剝離，最后產品出現(xiàn)的形式一般是漿料，此路線較少出現(xiàn)粉塵污染。從市場占比來看，石墨烯粉體占據了中國石墨烯產品的絕大部分市場，且石墨烯粉體的部分應用已經實現(xiàn)了商用，例如鋰電儲能行業(yè)。石墨烯薄膜多用于手機屏或柔性屏領域，作為新型散熱材料尚處在產業(yè)化初期，主要市場和供應商集中在國內，目前量產企業(yè)較少。

下游為石墨烯應用，如新能源材料（超級電容、鋰電池正極材料、負極材料、導電劑等）、防腐涂料、柔性顯示器件、傳感器、導熱材料、復合材料等領域，其中鋰電池、儲能、防腐涂料、散熱材料領域已實現(xiàn)商用，在鋰電池領域的應用占據了行業(yè)下游應用的絕大部分市場，柔性觸控屏應用方面當前仍處于以研究為主的階段。

03 產業(yè)規(guī)模

中國石墨烯產業(yè)自2013年以來逐步形成，在政府部門、生產企業(yè)、科研院所、相關高校等通力合作下，產業(yè)規(guī)模、企業(yè)數(shù)量均呈現(xiàn)跨越式增長，在部分領域實現(xiàn)初步產業(yè)化應用，產業(yè)化進程居全球前列。根據2021(第八屆)中國國際石墨烯創(chuàng)新大會公布的數(shù)據，中國已成為石墨烯材料生產大國，石墨烯粉體產能達1.46萬噸，石墨烯薄膜產能740萬平米。根據石墨烯聯(lián)盟公布的數(shù)據，2020年國內石墨烯相關領域市場規(guī)模達140億元。

據石墨烯聯(lián)盟（CGIA）統(tǒng)計數(shù)據顯示，我國2020年至2022年7月在石墨烯領域消息面項目投資為280多億元，投資主要布局電池、粉體制備、散熱、復材、電采暖、紡織、涂料等比較容易市場化的領域，其中電池、散熱和紡織成為近年來石墨烯項目投資的熱點。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)獲得千萬元級別融資。

從重點領域看，石墨烯聯(lián)盟預測5G手機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滲透率也將有望在2025年達到60%，預計2025年石墨烯散熱膜在智能手機的市場規(guī)模有望達到30億元。

04 市場格局

根據材料工業(yè)研究所《我國石墨烯產業(yè)發(fā)展的新趨勢、新進展、新挑戰(zhàn)》報告，目前我國石墨烯關鍵技術仍未突破，制約下游大規(guī)模應用。通過不斷創(chuàng)新研發(fā)，我國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展，但仍存在基礎物性研究不透徹、綠色低成本的規(guī)?；a技術不成熟、“殺手锏”級應用開發(fā)不足等技術瓶頸。目前國內石墨烯粉體制備公司多采用氧化還原法，有嚴重的環(huán)境污染問題，同時生產的石墨烯粉體含有大量缺陷，石墨烯薄膜的規(guī)?；苽湟采胁怀墒欤忻嫔铣霈F(xiàn)的產品質量良莠不齊，制約著下游大規(guī)模應用。從生產端看，現(xiàn)階段國內已建成石墨烯粉體及薄膜材料生產線并基本實現(xiàn)量產，但普遍存在產品尺寸及層數(shù)不均勻、質量不穩(wěn)定等問題，各項性能指標遠低于實驗室水平，難以滿足大規(guī)模工業(yè)化應用需求。從應用端看，石墨烯粉體主要用作添加劑以增強基體材料的相關性能，與基材間的相容性和均勻分散性是制約其大規(guī)模應用一大難點；石墨烯薄膜主要用于柔性顯示、電子/光電子領域，也面臨大規(guī)模均勻制備技術不成熟、工藝復雜和成本高等難題。雖然我國石墨烯粉體及薄膜制備產能不斷提高，但實際產能利用率不超過20%，國內有實力研發(fā)石墨烯相關產品的企業(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)模的應用市場仍未全面打開。

企業(yè)規(guī)?？傮w偏小，石墨烯產業(yè)競爭力不足。我國石墨烯生產和應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控股或參股方式參與其中，但并未將石墨烯當作主營業(yè)務進行實質投入，缺乏行業(yè)龍頭引領和帶動導致石墨烯產業(yè)競爭力不足。一方面，小企業(yè)抵抗風險能力整體較弱，在“大浪淘沙”的市場競爭中極易消沒，目前存續(xù)時間在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、廈門凱納、哈爾濱萬鑫石墨谷的石墨烯相關營收較高，但均在3億元以下。國內主要石墨烯生產企業(yè)如下表所示。

表1??我國石墨烯及應用重點企業(yè)

編輯：黃飛

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