石墨烯材料性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛，有廣闊的市場空間和持續(xù)的增長潛力。遠(yuǎn)期隨著制備成本的下降以及產(chǎn)品應(yīng)用的開發(fā)，石墨烯材料的滲透率和使用量有望迎來飛速提升。雖然目前石墨烯業(yè)務(wù)在相關(guān)上市公司盈利中貢獻(xiàn)還不大，但積極涉足石墨烯產(chǎn)品的公司值得持續(xù)跟蹤關(guān)注。
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▌石墨烯:新材料之王

石墨烯(Graphene)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，單層的石墨烯是由一層密集的碳六元環(huán)構(gòu)成，它的厚度為0.335nm左右，是目前為止最薄的二維納米碳材料。

實際上石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。

英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。
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石墨烯材料擁有其他材料所不具備的特殊性能，如優(yōu)異的電學(xué)性能、出色的機械性能、極高的導(dǎo)熱性、超大比表面積、優(yōu)異的阻隔性能等，使其在眾多領(lǐng)域具有傳統(tǒng)材料所無法企及的應(yīng)用價值，因此被稱為“新材料之王”。

石墨烯可運用的領(lǐng)域十分廣闊，主要集中在能源、環(huán)境、電子、化工等行業(yè)，尤其是在電子行業(yè)的鋰電池材料、超級電容器、OLED、柔性屏、傳感器、芯片等領(lǐng)域，以及化工行業(yè)的涂料、吸附、淡化等領(lǐng)域。
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▌ 石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈:中上游發(fā)展較快，下游應(yīng)用仍待突破

石墨烯上游主要是石墨烯研發(fā)、石墨烯設(shè)備、石墨烯原料。

中游是石墨烯制備，包括氧化石墨烯以及石墨烯薄膜，氧化石墨烯層數(shù)比較多，石墨烯薄膜在10層以下，石墨烯面積以及質(zhì)量決定下游石墨烯用途。

下游主要是石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域，包括在能源、電子、復(fù)材、環(huán)保等領(lǐng)域都有非常大的潛在商業(yè)價值。

石墨烯自從2004年被發(fā)現(xiàn)以來就引起全球各國大力關(guān)注，近年來我國政策的推進(jìn)速度與覆蓋范圍不斷加大，吸引了大量的產(chǎn)業(yè)資本不斷投入到石墨烯的相關(guān)研究與商業(yè)化應(yīng)用方面。

其中，2015年10月發(fā)布的《中國制造2025》明確了石墨烯在戰(zhàn)略前沿材料中的關(guān)鍵地位，強調(diào)其戰(zhàn)略布局和研制，努力實現(xiàn)石墨烯產(chǎn)業(yè)“2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模，2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模破千億”的發(fā)展目標(biāo)。

根據(jù)CGIAResearch統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，2017年全國擁有石墨烯相關(guān)研發(fā)、設(shè)備、制備、銷售、應(yīng)用、投資、檢測、技術(shù)服務(wù)的單位數(shù)量達(dá)到4871家，同比增長28.93%。

但實際開展石墨烯業(yè)務(wù)的企業(yè)約2600家。其中從事技術(shù)服務(wù)、銷售、投資及檢測的企業(yè)有1477家，占據(jù)近一半的比例，從事石墨烯相關(guān)研究的研發(fā)機構(gòu)有217家，設(shè)備和制備的企業(yè)(機構(gòu))有340家，下游應(yīng)用方向的企業(yè)數(shù)量為623家。

游石墨:國內(nèi)資源儲量豐富，原料質(zhì)量有競爭力

石墨是制備石墨烯的重要原料之一，根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的統(tǒng)計，2017年全球石墨儲量2.7億噸，土耳其、巴西和中國資源最為豐富，分別占全球總量的33%、26%和21%，合計占比達(dá)到80%。

盡管土耳其石墨儲量世界第一，但資源以隱晶質(zhì)石墨為主，主要應(yīng)用于中低端產(chǎn)品，而巴西和中國以晶質(zhì)石墨為主，資源戰(zhàn)略地位高于隱晶質(zhì)石墨。

產(chǎn)量方面，近十年來我國石墨產(chǎn)量穩(wěn)居全球第一，目前國內(nèi)年產(chǎn)量穩(wěn)定在80萬噸左右，大幅領(lǐng)先第二名巴西產(chǎn)量9.5萬噸，在全球產(chǎn)量占比中基本保持在65%~70%，可以說中國掌控著全球石墨資源的供應(yīng)。

國內(nèi)分區(qū)域來看，以2016年數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，我國晶質(zhì)石墨保有資源儲量約2億噸，主要分布在黑龍江(43%)、內(nèi)蒙古(27%)、四川(7%)、山西(6.5%)、山東(5.4%)，5省市儲量合計占比約89%。隱晶質(zhì)石墨資源儲量約6485萬噸，主要分布在內(nèi)蒙古(58%)、湖南(14.7%)、吉林(13.7%)、廣東(5.9%)，4省區(qū)儲量合計約占全國的92%。

整體來看，我國原材料石墨資源儲量及產(chǎn)量處于全球領(lǐng)先水平，且資源區(qū)域分布較為集中，品質(zhì)以用于高端化應(yīng)用的晶質(zhì)石墨為主。

中游制備:粉體技術(shù)領(lǐng)先于薄膜

石墨烯產(chǎn)品可以分為薄膜和粉體兩類:石墨烯粉體多摻雜在其他材料中使用，多應(yīng)用于涂料和鋰離子電池領(lǐng)域;石墨烯薄膜則因透明、導(dǎo)電、柔性好等優(yōu)點，在電子、光子及光電設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，極具發(fā)展前景。

目前，比較主流的石墨烯制備方法有氧化還原法、化學(xué)氣相沉積法、液相剝離法和外延生長法，不同制備方法獲得的石墨烯在品質(zhì)和成本上差別較大，相應(yīng)產(chǎn)品的適用領(lǐng)域也有差異。

決定量產(chǎn)的關(guān)鍵因素首先是技術(shù)成熟度，其次是制造成本和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用障礙。

下游應(yīng)用:集中應(yīng)用于新能源領(lǐng)域

近年來，我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用取得了一定進(jìn)展，上下游產(chǎn)業(yè)鏈已初步打通、下游應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。

根據(jù)CGIAResearch統(tǒng)計，石墨烯市場規(guī)模從2015年的6億元，增長至2017年的70億元，其中石墨烯在新能源領(lǐng)域的市場規(guī)模達(dá)到50億元，石墨烯涂料市場規(guī)模達(dá)到8億元，復(fù)合材料和大健康產(chǎn)業(yè)均達(dá)到5億元，節(jié)能環(huán)保和電子信息領(lǐng)域均達(dá)到1億元。

其中石墨烯粉體可應(yīng)用在材料學(xué)的各個領(lǐng)域，比如導(dǎo)電劑、超級電容、特種涂料、高效催化劑等。

石墨烯粉體主要是以添加劑的形式和別的材料形成混合或者復(fù)合材料(除了導(dǎo)熱膜、超級電容器)，讓這些混合或者復(fù)合材料具備石墨烯的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)性能。

石墨烯薄膜方面，一方面可以應(yīng)用在導(dǎo)熱膜上，發(fā)揮其優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，用于智能手機、平板電腦等設(shè)備的散熱層;利用石墨烯的導(dǎo)電透光以及高度柔性，可以用來制作柔性顯示屏、可穿戴設(shè)備等;石墨烯巨大的比表面積以及優(yōu)異的電子傳輸性能，使傳感器領(lǐng)域成為石墨烯薄膜的一大目標(biāo)市場;此外，石墨烯對硅的替代有望帶來半導(dǎo)體領(lǐng)域顛覆性的革命，成為下一代集成電路、超級計算機的基礎(chǔ)材料。

經(jīng)過多年的自主研發(fā)，我國石墨烯的規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)、工藝裝備和產(chǎn)品質(zhì)量均取得一定突破。

在應(yīng)用前景方面，相對來說石墨烯粉體的低成本優(yōu)勢明顯，且產(chǎn)業(yè)應(yīng)用障礙較小，未來有望率先于薄膜獲得規(guī)模化應(yīng)用。

▌技術(shù)推動滲透率提升，2020年市場規(guī)?；蜻_(dá)230億

2020年石墨烯導(dǎo)電劑有望突破成本瓶頸，市場空間將迎來快速發(fā)展。

目前市場上常用的鋰電池導(dǎo)電劑有炭黑、碳納米管、納米碳纖維和石墨烯等。相對于傳統(tǒng)鋰電池導(dǎo)電劑，石墨烯無論是在電導(dǎo)率、比表面積、顆粒大小還是分散性能方面，都表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。相關(guān)研究證明，在導(dǎo)電添加劑用量為1-6wt%的范圍內(nèi)，石墨烯導(dǎo)電劑的電阻率均僅為同濃度的導(dǎo)電碳黑1/40-1/60，僅為同濃度碳納米1/10左右。在10C、電池容量為0-133mAh·g-1時，石墨烯的放電電壓也明顯高于導(dǎo)電碳黑。

價格方面：根據(jù)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2015年石墨烯導(dǎo)電劑的價格為230美元/千克，與碳納米管導(dǎo)電劑價格相當(dāng)，但其價格下降趨勢明顯，2017的平均價格下降至180美元/千克的水平。

參考單晶硅在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用(技術(shù)突破耗時大概2~3年)，考慮到相關(guān)資本的涌入以及國家政策的大力支持，石墨烯生產(chǎn)工藝將進(jìn)一步成熟，我們預(yù)計到2020年左右石墨烯導(dǎo)電劑有望突破成本瓶頸，價格有望下降至100美元/千克，而同期碳納米管價格依然維持200美元/千克左右(因為碳納米管技術(shù)已較為成熟，成本下降空間較小)。

2016~2017年是石墨烯在鋰電池領(lǐng)域應(yīng)用的探索期，整體市場滲透率比較低，預(yù)計在1%左右，此階段的增長動力主要得益于新能源汽車快速增長帶來的鋰電池產(chǎn)能迅速擴張，2016~2017年新能源汽車產(chǎn)量的年均增速達(dá)到50%以上，同期鋰離子電池的產(chǎn)量增速達(dá)到30%以上，2017年鋰電池產(chǎn)量突破110億只。

2018年以來，隨著政府逐步取消對新能源汽車的補貼，新能源汽車產(chǎn)量增速逐步放緩，從而導(dǎo)致鋰電池增速有所下降。

我們認(rèn)為，未來鋰電池的市場增長或由技術(shù)進(jìn)步來推動，考慮到石墨烯相比其他導(dǎo)電劑的高性能優(yōu)勢，以及未來在成本上的競爭性，石墨烯在鋰電池導(dǎo)電劑的市場份額有望逐步提高，從而推動市場規(guī)模不斷擴張。假設(shè)未來2~3年鋰電池增速穩(wěn)定在20%左右，從而預(yù)計到2020年鋰電池的產(chǎn)量將達(dá)到160GWh。

滲透率方面：2018年石墨烯在鋰電池中的滲透率達(dá)到2.5%左右，參考三元正極材料滲透率從2015年的18%上升至2017年的39%，我們預(yù)計到2020年石墨烯滲透率將上升至5%左右，對應(yīng)石墨烯需求量在2.1萬噸左右。

若隨著技術(shù)成熟石墨烯的價格下降至65萬元/噸左右，那么我們預(yù)測到2020年石墨烯在導(dǎo)電劑領(lǐng)域的市場規(guī)模將達(dá)到140億元左右。

▌ 政策大力支持超級電容器發(fā)展，帶動石墨烯應(yīng)用規(guī)模增長

超級電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間的電化學(xué)儲能裝置，優(yōu)勢在于容量大、功率密度高、循環(huán)壽命長等，特別適合于電動汽車、電源系統(tǒng)、便攜式電子設(shè)備等應(yīng)用。但比能量密度低則是超級電容一大瓶頸，從目前看到技術(shù)進(jìn)展看，石墨烯有望提升超級電容器能量密度10倍以上，從而大大改變目前超級電容性能上的不足。

近年來，由于國家出臺相關(guān)的產(chǎn)業(yè)支持政策，我國超級電容器行業(yè)取得了較快發(fā)展，2017年行業(yè)市場規(guī)模突破70億元，同比增長31%。“十三五”期間，推動我國超級電容器行業(yè)的發(fā)展的主要動力仍然在于政策，新能源汽車、風(fēng)電、交通軌道、電力、軍工等超級電容應(yīng)用領(lǐng)域都是國家“十三五”期間政策重點扶持對象。

我們認(rèn)為2019~2020年年均復(fù)合增速將維持在30%左右，到2020年超級電容器市場規(guī)模有望達(dá)到150億元。未來兩年石墨烯用于防腐涂料的市場規(guī)模有望增長50%

石墨烯在涂料領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在六個方向，分別是防腐涂料、導(dǎo)電涂料、建筑隔熱涂料、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，石墨烯能夠形成穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)格，有效提高鋅粉的利用率，從實際效果來看，添加約5%的石墨烯粉，可減少50%鋅粉的使用量。在各類涂料中，目前石墨烯在重防腐涂料中的應(yīng)用最為廣泛。重防腐涂料作為國民經(jīng)濟重要領(lǐng)域的主要工程材料，它涉及到交通運輸、石油化工、電力、海洋工程、建筑工程等部門，國際上已將重防腐涂料發(fā)展水平高低作為衡量涂料工業(yè)先進(jìn)程度的標(biāo)準(zhǔn)。2017年我國重防腐涂料產(chǎn)量達(dá)到389萬噸，占防腐涂料產(chǎn)量比重為65%，考慮到國家鼓勵并支持重防腐涂料技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)，我們預(yù)計未來2年重防腐涂料的占比有望維持這一水平，2020年重防腐涂料產(chǎn)量有望達(dá)到490萬噸左右。

石墨烯薄膜性能優(yōu)勢明顯，未來發(fā)展仍待突破上文對幾大領(lǐng)域的市場規(guī)模分析均是基于石墨烯粉體應(yīng)用，而石墨烯薄膜方面，主要應(yīng)用于導(dǎo)熱膜、柔性顯示和傳感器等方面，雖然目前在量產(chǎn)方面不及粉體，但未來仍具備廣闊的發(fā)展前景。在電子設(shè)備迅速普及，尤其是智能手機、筆記本電腦等移動終端蓬勃發(fā)展的大背景下，設(shè)備高功率運行的散熱問題一直是業(yè)界的關(guān)注點，具有高導(dǎo)熱能力的散熱薄膜是這方面的關(guān)鍵材料，是實現(xiàn)高效熱量管理的有效手段。目前使用最廣泛的導(dǎo)熱物質(zhì)是石墨，眾多的智能手機以及筆記本電腦等都配備有相應(yīng)的石墨散熱產(chǎn)品。但是，石墨烯是已知的導(dǎo)熱系數(shù)最高的物質(zhì)，理論導(dǎo)熱率達(dá)到5300W/m·K，散熱效率遠(yuǎn)高于目前的商用石墨散熱片。另外，石墨烯導(dǎo)熱片技術(shù)難度小、工藝相對成熟，存在快速進(jìn)入市場的機會。隨著智能手機大屏化，智能終端芯片高速化等趨勢，對設(shè)備的散熱能力要求越來越高，也開啟了導(dǎo)熱性能更好的石墨烯導(dǎo)熱膜充足的發(fā)展空間。

我們預(yù)計到2020年采用石墨烯散熱膜進(jìn)行散熱的散熱組件將達(dá)到總電子產(chǎn)品及LED產(chǎn)品市場的10%，即可為石墨烯散熱膜帶來3.5億左右的市場空間。石墨烯不但具有納米尺寸，而且具備準(zhǔn)連續(xù)的特點，這種準(zhǔn)連續(xù)的納米石墨烯薄膜可轉(zhuǎn)移到柔性襯底上，制作柔性、透明的高靈敏度傳感器。石墨烯的柔性應(yīng)力傳感器具有良好的穩(wěn)定性，在經(jīng)過大于萬次的壓力測試后，其初始電阻沒有明顯變化。

可穿戴設(shè)備市場的飛躍給石墨烯傳感器帶來了巨大的市場機遇?？纱┐髟O(shè)備對屏幕柔性要求較高，需要靈敏的傳感器配件，石墨烯的透明和柔韌是可穿戴設(shè)備真正實現(xiàn)可穿戴的途徑。我國可穿戴設(shè)備市場規(guī)模從2011年的2.3億元增長至2017年的264.2億元，年均增速達(dá)到120%。2017年我國智能可穿戴設(shè)備行業(yè)產(chǎn)量約5880萬臺，同比增長32.43%。目前市場上最成熟的柔性顯示屏使用ITO膜(氧化銦錫)，占據(jù)了顯示面板40%左右的成本。從成本上來看，鑒于ITO已經(jīng)規(guī)?；慨a(chǎn)多年且價格逐年走低，石墨烯在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)環(huán)境下不具備大規(guī)模替代ITO的成本優(yōu)勢。我們認(rèn)為短期內(nèi)石墨烯對ITO的替代或從可穿戴等柔性顯示高附加值市場開始。從長期來看，石墨烯薄膜的透明性及導(dǎo)電性都優(yōu)于ITO材料，并且具有ITO在柔性領(lǐng)域所不具備的特性。因此，石墨烯被認(rèn)為是柔性顯示屏中可完美替代ITO的材料，待石墨烯薄膜的成本下降至與ITO相當(dāng)水平時，石墨烯薄膜的市場規(guī)模有望迎來快速發(fā)展。

整體來看，我們預(yù)計到2020年石墨烯在鋰電池的市場規(guī)模將達(dá)到140億元左右，在超級電容器的市場規(guī)模將達(dá)到4億元左右，在涂料領(lǐng)域的市場規(guī)模將達(dá)到35億元左右，在導(dǎo)熱膜及傳感器中的市場規(guī)模達(dá)到7.5億元左右，這五者合計市場規(guī)模將達(dá)到200億元左右?？紤]到石墨烯在這些領(lǐng)域的應(yīng)用將快于其他行業(yè)，我們預(yù)計應(yīng)用占比將小幅上升至80%左右，從而我們預(yù)計到2020年石墨烯的市場規(guī)模將達(dá)到230億元左右，市場快速增長的貢獻(xiàn)主要來自于石墨烯用于導(dǎo)電劑的粉體價格將突破成本瓶頸，石墨烯導(dǎo)電劑市場空間迎來快速發(fā)展。

目前A股及新三板中涉及石墨烯產(chǎn)品的上市公司達(dá)10余家，具備石墨烯概念的公司也超過30多家，但普遍的問題是產(chǎn)品規(guī)模較小，石墨烯相關(guān)產(chǎn)品的利潤水平并不足以主導(dǎo)公司業(yè)績。在10家上市公司中，主營業(yè)務(wù)為石墨烯的共有5家，分別是第六元素、二維碳素、東方碳素、凱納股份和華高墨稀;部分上市公司通過參股等方式布局石墨烯產(chǎn)業(yè)，例如華麗家族第一大股東南江集團控股了寧波墨西科技有限公司，中泰化學(xué)與新三板公司凱納股份達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議。
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從行業(yè)發(fā)展趨勢上看，石墨烯整個產(chǎn)業(yè)鏈具備良好的發(fā)展前景和持續(xù)的增長潛力，屬于朝陽行業(yè)。未來隨技術(shù)進(jìn)步帶來的成本下降以及產(chǎn)品大規(guī)模量產(chǎn)，石墨烯有望迎來爆發(fā)式增長。

報告來源：中信證券
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