【研報】新材料行業專題系列報告（三）：石墨烯前景廣闊的二維納米材料-20200820（24頁）.pdf

《【研報】新材料行業專題系列報告（三）：石墨烯前景廣闊的二維納米材料-20200820（24頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《【研報】新材料行業專題系列報告（三）：石墨烯前景廣闊的二維納米材料-20200820（24頁）.pdf（24頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野全球視野 本土智慧本土智慧 行業行業研究研究 Page 1 證券研究報告證券研究報告深度報告深度報告 化學新材料化學新材料 新材料專題新材料專題系列報告系列報告（三）（三） 超配超配 （維持評級） 2020 年年 08 月月 20 日日 一年該行業與一年該行業與上證綜指上證綜指走勢比較走勢比較 行業專題行業專題 石墨烯：石墨烯： 前景廣闊的二維納米材料前景廣闊的二維納米材料 石墨烯石墨烯：性能強大的新材料之王：性能強大的新材料之王 石墨烯屬于二維碳納米材料，具有優秀的力學特性和超強導電性導熱性 等出色的材料特性，其下游應用主要涵蓋基礎學科、新能源電池

2、、柔性 顯示屏、傳感器及復合材料等領域。石墨烯的大規模商業應用方向主要 分為粉體和薄膜，其中石墨烯粉體目前主要用于新能源、防腐涂料等領 域，石墨烯薄膜主要應用于柔性顯示和傳感器等領域，其中來自新能源 的需求超過 70%。工業化生產石墨烯常用 CVD 化學氣相沉積法，是目 前被認為最有希望實現石墨烯薄膜大規模制備的方法。 應用領域不斷拓展，市場規模持續增長應用領域不斷拓展，市場規模持續增長 全球石墨烯行業市場規模呈穩步增長態勢。預計到 2020 年末，全球和國 內石墨烯行業市場規模分別為 95 億美元和 200 億元， 中國石墨烯市場規 模約占全球石墨烯總市場規模的 30%，并有逐年提高的趨勢。

3、 國內石墨烯應用最廣泛的下游領域是新能源相關領域，包括新能源超級 電容與鋰電池導電劑， 隨著 2020 年新能源汽車持續加速滲透， 行業將迎 來高增速。全球石墨烯導電劑市場規模預計 2020 年達到 139 億元，年 復合增長率約為 64%，石墨烯超級電容市場預計 2021 年底達到 0.84 億 美元，到 2030 年有望達到 6.09 億美元，年復合增速超過 20%。 除此之外，防腐涂料領域，2019 年國內防腐涂料產量增速達到 18%，石 墨烯防腐材料熱穩定和抗菌性能優勢顯著；石墨烯柔性屏方面，可穿戴 設備是主要需求驅動力；傳感器方面，石墨烯化學敏感性強，在醫學等 領域前景廣闊， 201

4、9 年石墨烯傳感器市場達到了 2 億元， 增速達到 70%。 國內外行業處于起步階段，靜待下游大規模應用國內外行業處于起步階段，靜待下游大規模應用 石墨烯行業正處于大規模產業化前夕，世界各國對于石墨烯都給予了高 度重視，全球已有 80 多個國家投入石墨烯的研發、生產，歐美企業占據 全球石墨烯產業鏈關鍵環節，而亞洲石墨烯應用市場前景向好。 中國石墨烯行業正處于市場導入期，產品尚未成熟，行業利潤率較低， 但市場增速快。目前我國已經形成京津冀魯、長江三角洲和珠江三角洲 的三大聚合區，多地分布式發展的石墨烯產業格局。中國石墨烯龍頭企 業發展顯著，現已有上市公司 10 余家，主要研究領域集中于石墨烯導電

5、 劑、柔性顯示、導熱材料等方面，已初步具備大規模生產石墨烯薄膜和 粉體的能力。 風險提示風險提示 下游應用領域技術發展不及預期；石墨烯大規模制備技術發展緩慢；成 本降低幅度不及預期。 相關研究報告：相關研究報告： 新材料專題系列報告（二） ：碳纖維：輕量化 應用前景廣闊的特種纖維 2020-08-10 新材料專題系列報告（一） ：碳納米管：優秀 的新型導電材料 2020-07-31 新能源汽車全產業鏈基礎系列研究報告之 四：濕法隔膜擴產潮，百舸爭流快者先 2017-11-02 證券分析師：龔誠證券分析師：龔誠 電話： 010-88005306 E-MAIL： 證券投資咨詢執業資格證書編碼：S0

6、980519040001 證券分析師：商艾華證券分析師：商艾華 電話： E-MAIL： 證券投資咨詢執業資格證書編碼：S0980519090001 聯系人：萬里明聯系人：萬里明 電話： 010-88005329 E-MAIL： 獨立性聲明：獨立性聲明： 作者保證報告所采用的數據均來自合規渠 道，分析邏輯基于本人的職業理解，通過合 理判斷并得出結論，力求客觀、公正，其結 論不受其它任何第三方的授意、影響，特此 聲明 0.6 1.1 1.6 2.1 A/19O/19D/19F/20A/20J/20 上證綜指化學新材料 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野全球視野 本土智慧本土智慧 Page

7、2 投資摘要投資摘要 關鍵結論與投資建議關鍵結論與投資建議 隨著隨著石墨烯大規模制備方法的逐漸成熟石墨烯大規模制備方法的逐漸成熟，行業有望行業有望迎來黃金發展期。迎來黃金發展期。從 2004 年研制出至今，石墨烯的熱度有增無減，被譽為“新材料之王” ，下游需求覆蓋 散熱材料、新能源電池、柔性顯示和復合材料等熱門領域。當前化工新材料行 業正處于高速發展機遇期，國產替代下需求加速催化，比如在 5G 通訊設備和 新能源領域，傳統材料將逐漸不能滿足需求，而石墨烯材料由于其本身優異的 特性未來將完成對 ITO 和傳統電容、鋰電池材料的全面替代，行業正處于技術 突破需求爆發前夜，中長期看行業高增速確定性較

8、強。 全球石墨烯行業市場規模呈穩步增長態勢，保持 20%以上的增長率，預計到 2020 年末，全球和國內石墨烯行業市場規模分別為 95 億美元和 200 億元。中 國成為全球最大的石墨烯消費國家，國內石墨烯下游新能源領域占據四分之三 的需求。政策、技術和需求市場催化下，石墨烯行業有望迎來黃金發展期。 核心假設或邏輯核心假設或邏輯 第一、全球石墨烯材料市場規模近年來穩定增長，由于其本身優異的特性將成 為新能源、鋰電池、復合材料等領域的重要材料。2020 年超級電容、鋰電池材 料、防腐材料、傳感器等市場規模進一步擴張，且石墨烯材料成本下降，有望 實現石墨烯下游應用領域的大規模增長。 第二、目前石墨

9、烯生產力主要集中于歐美中韓四個地區，國外石墨烯行業起步 較早，專利技術和產業鏈布局較為成熟。我國雖然起步較晚，但現已占到世界 石墨烯總產能的 58%，是第一大生產國，現已經有第六元素、東旭光電和道氏 技術等上市公司從事石墨烯材料的研發生產應用并具備一定規模，在石墨烯市 場規模進一步擴展的大背景下，相關上市企業業績有望穩步提升。 第三、在新材料大規模發展前提下，石墨烯作為重要一員需要持續提高制備技 術及研發應用。隨著技術進步，可穿戴設備、復合材料、新能源、鋰電池等領 域需要更強大的材料提高屬性，石墨烯的材料特性能得到很好的發揮，因此可 以預見石墨烯應用在各個方面是必然的趨勢。 核心假設或邏輯的主

10、要風險核心假設或邏輯的主要風險 第一、下游應用領域技術發展不及預期； 第二、石墨烯大規模制備技術發展緩慢； 第三、成本降低幅度不及預期。 oPmPmRtOtRrQrNrMwOvMpMaQdN6MsQmMsQqQkPnNwOlOtRpO9PoOzRwMsRwOvPrMpQ 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野全球視野 本土智慧本土智慧 Page 3 內容目錄內容目錄 石墨烯：性能強大的新材料之王石墨烯：性能強大的新材料之王 . 5 石墨烯簡介：性能出色的二維碳納米材料 . 5 石墨烯特點：具有優異的力學和光電熱性能 . 5 石墨烯產業鏈趨于完善，下游需求領域不斷拓展石墨烯產業鏈趨于完善，下

11、游需求領域不斷拓展 . 7 石墨烯產業鏈結構完善，下游應用領域廣泛但仍需探索 . 7 原材料石墨儲量居世界前列，需求有所下降 . 7 石墨烯制備方法多樣，大規模量產難度較大 . 8 下游需求：應用領域不斷拓展，市場規模持續增長下游需求：應用領域不斷拓展，市場規模持續增長 . 10 超級電容器：解決充電時間長續航短瓶頸 .11 防腐涂料：熱穩定和抗菌性能優勢顯著 . 14 鋰電池導電劑：需求支撐&成本下降行業高增速 . 15 柔性顯示屏：可穿戴設備是市場主要驅動力 . 17 傳感器：石墨烯化學敏感性強，在醫學等領域前景廣闊 . 18 國內外行業處于起步階段，靜待下游大規模應用國內外行業處于起步階

12、段，靜待下游大規模應用 . 19 全球產業化處于起步階段，未來發展空間廣闊 . 19 國內產業鏈初步成型，國內以新能源領域為主 . 20 相關上市公司盤點：相關上市公司盤點： . 21 風險提示：風險提示： . 22 分析師承諾分析師承諾 . 23 風險提示風險提示 . 23 證券投資咨詢業務的說明證券投資咨詢業務的說明 . 23 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野全球視野 本土智慧本土智慧 Page 4 圖圖表表目錄目錄 圖圖 1：典型的石墨烯結構圖：典型的石墨烯結構圖 . 5 圖圖 2：單層石墨烯是其他碳材料的基本元素：單層石墨烯是其他碳材料的基本元素 . 5 圖圖 3：石墨烯透光

13、性與層數之間的線性關系：石墨烯透光性與層數之間的線性關系 . 6 圖圖 4：石墨烯薄膜導熱性能測試結構示意圖：石墨烯薄膜導熱性能測試結構示意圖 . 6 圖圖 5：石墨烯產業鏈：石墨烯產業鏈 . 7 圖圖 6：2018 年全球主要天然石墨生產國可開采儲量統計年全球主要天然石墨生產國可開采儲量統計 . 7 圖圖 7：2007-2018 年全球天然石墨行業產量情況（千噸）年全球天然石墨行業產量情況（千噸） . 7 圖圖 8：2014-2018 年中國石墨行業產量情況年中國石墨行業產量情況 . 8 圖圖 9：石墨烯制備工藝圖比較：石墨烯制備工藝圖比較 . 9 圖圖 10：化學氣相沉積法制備石墨烯示意圖

14、：化學氣相沉積法制備石墨烯示意圖 . 9 圖圖 11：氧化還原法制備石墨烯的過程：氧化還原法制備石墨烯的過程 . 9 圖圖 12：2016-2021 年全球石墨烯行業市場規模及預測（億美元）年全球石墨烯行業市場規模及預測（億美元） . 10 圖圖 13：我國：我國石墨烯市場規模（億元）石墨烯市場規模（億元） . 10 圖圖 14：國內石墨烯應用領域市場規模占比結構國內石墨烯應用領域市場規模占比結構 . 11 圖圖 15：全球石墨烯超級電容市場規模（百萬美元）全球石墨烯超級電容市場規模（百萬美元） . 12 圖圖 16：石墨烯在導電劑領域的市場規模及預測（億元）：石墨烯在導電劑領域的市場規模及預

15、測（億元） . 16 圖圖 17：全球動力鋰電池行業市場規模統計及預測（億美元）：全球動力鋰電池行業市場規模統計及預測（億美元） . 16 圖圖 18：全球可穿戴設備產業市場規模（億美元）：全球可穿戴設備產業市場規模（億美元） . 18 圖圖 19：中國可穿戴設備產業市場規模（億元）：中國可穿戴設備產業市場規模（億元） . 18 圖圖 20：石墨烯在傳感器領域中的國內市場規模（億元）石墨烯在傳感器領域中的國內市場規模（億元） . 18 表表 1：石墨烯分類：石墨烯分類 . 5 表表 2：石墨烯的優異特性：石墨烯的優異特性 . 6 表表 3：石墨烯制備方法和優缺點：石墨烯制備方法和優缺點 . 8

16、 表表 4：石墨烯應用領域及具體用途說明：石墨烯應用領域及具體用途說明 . 11 表表 5：超級電容不同材料性能對比：超級電容不同材料性能對比 . 12 表表 6：超級電容器、傳統電容器和傳統電池對比：超級電容器、傳統電容器和傳統電池對比 . 12 表表 7：現有導電劑參數對比：現有導電劑參數對比 . 15 表表 8：石墨烯、：石墨烯、ITO 膜與銀納米線用于柔性顯示的優缺點膜與銀納米線用于柔性顯示的優缺點 . 17 表表 9：世界各國石墨烯布局圖：世界各國石墨烯布局圖 . 19 表表 10：世界各國龍頭企業石墨烯相關領域發展成果：世界各國龍頭企業石墨烯相關領域發展成果 . 19 表表 11：

17、我國石墨烯產業布局情況：我國石墨烯產業布局情況 . 20 表表 12：中國石墨烯龍頭企業相關領域發展成果：中國石墨烯龍頭企業相關領域發展成果 . 20 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野全球視野 本土智慧本土智慧 Page 5 石墨烯石墨烯：性能性能強大強大的的新材料之王新材料之王 石墨烯簡介：石墨烯簡介：性能出色的二維碳納米材料性能出色的二維碳納米材料 石墨烯是 2004 年用微機械剝離法從石墨中分離出的一種由碳原子以 sp雜化軌道 組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，英文名為 Graphene，為一層碳原子構 成的二維晶體。 石墨烯與其他有機高分子材料相比， 有比較獨特的原子結構

18、和力學 特性， 它的鍵與其他碳原子鏈接成六角環的蜂窩式層狀結構，且每個碳原子的垂 直于層平面的 pz 軌道可以形成貫穿全層的多原子的大鍵，因而具有優良的導電 和光學性能。石墨烯的理論楊氏模量達 1.0TPa，固有的拉伸強度為 130Gpa，是 已知強度最高的材料之一，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲已知強度最高的材料之一，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲，被譽為“新材，被譽為“新材 料之王料之王” 、 “黑金” ?！?、 “黑金” 。 圖圖 1：典型的石墨烯結構圖典型的石墨烯結構圖 圖圖 2：單層石墨烯是其他碳材料的基本元素單層石墨烯是其他碳材料的基本元素 資料來源: 平面四邊形石墨烯結構的能

19、帶和光學特性模擬、國信證券經 濟研究所整理 資料來源: 基于雙層石墨烯結構的波導型太赫茲調制器設計、國信證券 經濟研究所整理 石墨烯石墨烯按照按照層數層數可分為可分為單層石墨烯、雙層石墨烯、少層石墨烯和多層石墨烯單層石墨烯、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、又可分為片、膜、量子點、納米帶或三維狀等。 表表 1：石墨烯分類石墨烯分類 分類分類 概念概念 單層石墨烯 由一層以苯環結構（即六角形蜂巢結構）周期性緊密堆積的碳原子構成的一種二維碳材料 雙層石墨烯 由兩層以苯環結構（即六角形蜂巢結構）周期性緊密堆積的碳原子以不

20、同堆垛方式（包括 AB 堆垛，AA 堆垛等）堆垛構成的一種二維碳材料 少層石墨烯 由 3-10 層以苯環結構（即六角形蜂巢結構）周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式（包 括 ABC 堆垛，ABA 堆垛等）堆垛構成的一種二維碳材料 多層石墨烯 厚度在 10 層以上 10nm 以下苯環結構（即六角形蜂巢結構）周期性緊密堆積的碳原子以 不同堆垛方式（包括 ABC 堆垛，ABA 堆垛等）堆垛構成的一種二維碳材料 資料來源：百度百科，國信證券經濟研究所整理 石墨烯特點：具有優異的力學和光電熱性能石墨烯特點：具有優異的力學和光電熱性能 石墨烯石墨烯具有具有超強導電性超強導電性、良好的、良好的熱傳導性熱傳導

21、性、良好的、良好的透光性透光性、溶解性溶解性、滲透率、滲透率、 高柔性和高強度高柔性和高強度等出色的材料特性。等出色的材料特性。正因為這些性能，使它可應用領域非常廣 泛，主要集中在基礎學科、新能源電池、柔性顯示屏、傳感器及復合材料等領 域。 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野全球視野 本土智慧本土智慧 Page 6 表表 2：石墨烯石墨烯的優異的優異特性特性 分類分類 概念概念 超強導電性 石墨烯的載流子遷移率約為 15000cm2/（Vs）-250000cm2/（Vs），受溫度變化的影響較 小，為已知載流子遷移率最高的物質，這一數值為硅的 100-1000 倍，為銻化銦（InSb）的

22、兩 倍以上。面電阻約為 31.()1，電阻率約為106.cm，是目前室溫下電阻率最低的材料。 良好導熱性 導熱系數高達 5300W/mK，是導熱系數最高的碳材料，高于單壁碳納米管（3500W/mK）、多 壁碳納米管（3000W/mK）和金剛石（2000W/mK）。 良好透光性 在較寬波長范圍內吸收率約為 2.3%，看上去幾乎是透明的。在幾層石墨烯厚度范圍內，厚度 每增加一層，吸收率增加 2.3%。石墨烯優異的光學性能不會隨著平面尺寸增大而明顯減弱。 溶解性 在非極性溶劑中表現出良好的溶解性，具有超疏水性和超親油性。 滲透率 碳六元環結構，高致密，He 無法穿透；孔隙可修飾。 高柔性 韌性良好，

23、彎曲不影響優異的性能。 高強度 石墨烯的理論楊氏模量達 1.0TPa，固有的拉伸強度為 130GPa，斷裂強度為 125GPa，是迄今 為止常用功能材料中強度和硬度最完美的，比鉆石和金剛石的硬度都要高出許多，優質鋼鐵的 200 倍。 資料來源：知網，國信證券經濟研究所整理 圖圖 3：石墨烯透光性與層數之間的線性關系石墨烯透光性與層數之間的線性關系 圖圖 4：石墨烯薄膜導熱性能測試結構示意圖石墨烯薄膜導熱性能測試結構示意圖 資料來源: CNKI、國信證券經濟研究所整理 資料來源: CNKI、國信證券經濟研究所整理 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野全球視野 本土智慧本土智慧 Page 7

24、 石墨烯產業石墨烯產業鏈趨于完善，下游鏈趨于完善，下游需求需求領域領域不斷拓展不斷拓展 石墨烯產業鏈結構完善，石墨烯產業鏈結構完善，下游應用領域廣泛下游應用領域廣泛但仍需探索但仍需探索 石墨烯材料本身表現出優異的性能，其下游應用領域非常廣泛，可應用在電池 電極材料、半導體器件、透明顯示屏、傳感器、電容器、晶體管等方面，且在 化學、材料、物理、生物、環境、能源等眾多學科領域已取得了一系列重要進 展。石墨烯上游為石墨、石墨烯上游為石墨、下游主要應用領域為新能源電池、涂料、柔性屏和傳下游主要應用領域為新能源電池、涂料、柔性屏和傳 感器等領域。感器等領域。 圖圖 5：石墨烯產業鏈石墨烯產業鏈 資料來源

25、：國信證券經濟研究所整理 原材料原材料石墨儲量居世界前列，需求有所下降石墨儲量居世界前列，需求有所下降 石墨烯產業鏈上游石墨烯產業鏈上游的的原料為石墨，中國是全球最大的石墨生產國原料為石墨，中國是全球最大的石墨生產國，但可開采儲 量僅為全球第二，占世界總儲量的 25%，靜態可開采年限僅為 116 年，在全球 主要的石墨生產國中，僅高于挪威。 圖圖 6：2018 年全球主要天然石墨生產國可開采儲量統計年全球主要天然石墨生產國可開采儲量統計 圖圖 7：2007-2018 年年全球天然全球天然石墨行業產量情況石墨行業產量情況（千噸）（千噸） 資料來源: USGS、國信證券經濟研究所整理 資料來源:

26、USGS、國信證券經濟研究所整理 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000 儲量：千噸儲量占比 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 200720082009201020112012201320142015201620172018 全球天然石墨產量：千噸 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野全球視野 本土智慧本土智慧 Page 8 我國石墨資源儲量與產量均占世界主要地位，在原料方面遙遙領先。我國石墨資源儲量與產量均占世

27、界主要地位，在原料方面遙遙領先。2016 年全 球天然石墨產量為 115 萬噸，近兩年全球天然石墨產量有所下降，2018 年全球 天然石墨產量在 93 萬噸左右。 我國天然石墨產量在 2018 年達 63 萬噸，占世界總產量的 68%，另外人造石墨 產量約為 13.8 萬噸，石墨行業全球范圍內產量減少，原材料供應相應減少，這 需要對石墨烯中游制備提出更高的要求。 圖圖 8：2014-2018 年中國石墨行業產量情況年中國石墨行業產量情況 資料來源: USGS、國信證券經濟研究所整理 石墨烯石墨烯制備方法多樣，大規模量產難度較大制備方法多樣，大規模量產難度較大 石墨烯產業鏈中游主要為石墨烯的制備

28、。石墨烯產業鏈中游主要為石墨烯的制備。石墨烯的制備分為兩種： （1） “自上而 下” ：從石墨塊原材料出發，將單層或幾層原子厚度的石墨烯層從石墨塊中剝離 出，例如“液相剝離法” 、 “機械剝離法”等； （2） “自下而上” ：從碳原子或碳 化合物分子結構出發，如 CH4C2H2 等，利用晶體生長重新排列出石墨烯，例 如“化學氣相沉積法” 、 “小分子化學合成法” 、 “外延生長法”等。 不同制備方法獲得的石墨烯在品質和成本上差異較大，與之相關的產品的適用不同制備方法獲得的石墨烯在品質和成本上差異較大，與之相關的產品的適用 領域也有一些差異。領域也有一些差異。石墨烯粉體主要由球磨剝離法、液相剝離

29、法和氧化還原法 等制備， 其中氧化還原法制備的石墨烯粉體層數最少， 是目前最常采用的方法。 石墨烯薄膜主要由氣相沉積法和外延生長法等制備，其中化學氣相沉積法可以其中化學氣相沉積法可以 制備大尺寸的石墨烯薄膜，是目前被認為最有希望實現石墨烯薄膜大規模制備制備大尺寸的石墨烯薄膜，是目前被認為最有希望實現石墨烯薄膜大規模制備 的方法。的方法。 表表 3：石墨烯制備方法和優缺點石墨烯制備方法和優缺點 制備方法制備方法 基本原理基本原理 制造成本制造成本 優勢優勢 劣勢劣勢 氧化還原法 利用強質子酸形成石墨層間化合物，并用強氧化劑、還原 劑依次進行氧化還原。 較低 方法簡單，溫度較低，適 用于大規模產業

30、化制備。 產品質量較低，難以充分還原，導電性 和透明性無法保證；存在污染的問題， 危險性較大。 機械球磨剝 離法 通過 “球-微球”間柔和的滾動轉移工藝實現了少層石墨 烯（層數 3.81.9）的規?；苽?。 較低 操作簡單， 保留石墨烯完 整晶體。 生產效率低，大規模量產難度大。 液相剝離法 選擇合適的溶劑利用超聲波破壞石墨烯層間范德華力從 而剝離出石墨烯。 較低 操作簡單， 石墨烯結構缺 陷少。 利用超聲設備，石墨烯尺寸小，片層數 多。 化學氣相沉 積法 以銅箔、鎳膜等為生長基底，利用甲烷等含碳有機氣體作 為碳源，在基體表面高溫分解并逐步生長得到石墨烯。 較高 工藝簡單， 產出石墨烯質 量高

31、，可大面積生長。 成本高，大規模量產難度大。 外延生長法 通過在超高真空的高溫環境下，使硅原子升華脫離材料， 剩下的 C 原子通過自組形式重構，從而得到基于 SiC 襯 底的石墨烯。 較高 石墨烯質量較高， 尺寸與 厚度可控。 制備條件苛刻， 需要高真空度， 成本高、 效率低。 資料來源：CNKI、國信證券研究所整理 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2014年2015年2016年2017年2018年 人造石墨產量：萬噸天然石墨產量：萬噸石墨產量：萬噸 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野全球視野 本土智慧本土智慧 Page 9 圖圖 9：石墨烯制備工藝圖

32、比較石墨烯制備工藝圖比較 資料來源： 中國石墨產業發展的機遇、問題與建議 、國信證券經濟研究所整理 圖圖 10：化學氣相沉積法制備石墨烯示意圖化學氣相沉積法制備石墨烯示意圖 圖圖 11：氧化還原法制備石墨烯的過程氧化還原法制備石墨烯的過程 資料來源：新型石墨烯結構的化學氣相沉積法制備及形態研究、國信證 券經濟研究所整理 資料來源: 基于雙層石墨烯結構的波導型太赫茲調制器設計、國信證券 經濟研究所整理 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野全球視野 本土智慧本土智慧 Page 10 下游下游需求需求：應用應用領域不斷拓展領域不斷拓展，市場規模，市場規模持續持續增長增長 全球石墨烯行業市場規模

33、呈穩步增長態勢。全球石墨烯行業市場規模呈穩步增長態勢。 2019 年全球石墨烯行業市場規模為 77 億美元，復合增長率為 45.89%，據預測，未來兩年石墨烯將保持約為 20% 的增速。 中國石墨烯中國石墨烯市場規模近年來快速增長，市場規模近年來快速增長，2019 年達年達 163 億元，億元，預計 2020 年將超 過 200 億元，年復合增長率約為 60%。近幾年來看，中國石墨烯市場規模約占 全球石墨烯總市場規模的 30%，并有逐年提高的趨勢。 圖圖 13：我國我國石墨烯市場規模（億元）石墨烯市場規模（億元） 資料來源：中國經濟信息社、國信證券經濟研究所整理 石墨烯的研究與應用開發持續升溫

34、，石墨和石墨烯有關的材料廣泛應用在電池石墨烯的研究與應用開發持續升溫，石墨和石墨烯有關的材料廣泛應用在電池 電極材料、半導體器件、透明顯示屏、傳感器、電容器、晶體管等方面。電極材料、半導體器件、透明顯示屏、傳感器、電容器、晶體管等方面。鑒于 石墨烯材料優異的性能及其潛在的應用價值，在化學、材料、物理、生物、環 境、能源等眾多學科領域已取得了一系列重要進展。 0 50 100 150 200 250 2015年2016年2017年2018年2019年2020年 石墨烯市場規模：億元 圖圖 12：2016-2021 年全球石墨烯行業市場規模及預測（億美元）年全球石墨烯行業市場規模及預測（億美元）

35、資料來源：中國經濟信息社、國信證券經濟研究所整理 0 20 40 60 80 100 120 2016年2017年2018年2019年2020年2021年 全球石墨烯行業市場規模及預測：億美元 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野全球視野 本土智慧本土智慧 Page 11 表表 4：石墨烯應用領域及具體用途說明石墨烯應用領域及具體用途說明 石墨烯應用領域石墨烯應用領域 用途用途 電器工業 鋰電池電極，新能源電池超級電容器，晶體管，柔性顯示屏，感光元件 化學工業 防腐材料、催化劑載體、傳感器 冶金工業 耐火材料：耐火磚，坩堝，耐高溫材料，鑄模芯，連續鑄造粉和鑄模洗滌劑 鑄造業 鑄模和防銹涂

36、料 機械工業 機械高速運轉的潤滑劑，過濾器，儲氫材料 核工業 用作原子反應堆中的中子減速劑和防護材料 航天工業 火箭發動機尾噴管喉襯，火箭和導彈的隔熱、耐熱材料，人造衛星上的無線電連接信號和 導電材料結構 輕工業 玻璃和造紙的磨光劑和防銹劑，制造鉛筆、墨汁、黑漆、油墨和人造金剛石的原料 資料來源：2020-2026 中國石墨和石墨烯行業市場供需態勢及競爭策略報告、國信證券研究所整理 石墨烯下游應用主要分為兩個方面：第一是石墨烯粉體下游應用，第二是石墨石墨烯下游應用主要分為兩個方面：第一是石墨烯粉體下游應用，第二是石墨 烯薄膜下游應用。其中石墨烯粉體可應用在新能源電池、復合材料、鋰電池等烯薄膜下

37、游應用。其中石墨烯粉體可應用在新能源電池、復合材料、鋰電池等 方面，石墨烯方面，石墨烯薄膜可應用在柔性顯示屏和傳感器等方面。薄膜可應用在柔性顯示屏和傳感器等方面。 我國石墨烯目前應用最廣泛的下游領域是新能源相關領域，是行業超高增長的 主要驅動者。 2017 年石墨烯在新能源超級電容與鋰電池導電劑領域市場規模在 50 億元左右， 占全國市場份額的 71.4%， 其中， 石墨烯在防腐涂料、 復合材料、 生物傳感器等領域的應用也占額較多且備受關注，節能環保和電子信息柔性顯 示領域也有一定的涉及，例如中國寶安主要專注于鋰電池材料方面，華高墨烯 主要專注新能源超級電容方面，第六元素主要專注于復合材料等方面。 圖圖 14：國內石墨烯國內石墨烯應用領域市場規模占比結構應用領域市場規模占比結構 資料來源: cgia research，國信證券經濟研究所整理 超級電容器超級電容器：解決充電時間長續航短瓶頸：解決充電時間長續航短瓶頸 超