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石墨烯行业：应用前景广阔的烯望材料

核心内容

石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶体材料，因其卓越的力学、电磁、热学、透光及渗透性能，成为新材料领域的研究热点。全球对石墨烯的研究和产业化进程持续加快，中国在专利数量、研究热度和政策支持方面处于领先地位。尽管高端石墨烯产品仍面临成本和技术难题，但部分低端产品已实现商业化生产。石墨烯在超级电容器、锂电池、柔性屏、传感器等多个下游领域展现出广阔的应用前景。

主要观点

• 石墨烯特性优越：石墨烯具有极高的断裂强度、导电性、导热性、比表面积及透光率，是理想的新型材料。
• 全球研究热潮：自2010年诺贝尔奖颁发后，石墨烯研究进入快速发展阶段，专利数量和研究热度逐年上升。
• 中国政策支持：中国自“十二五”规划起，就将石墨烯列为新材料重点发展领域，并在“十三五”规划中进一步推进其产业化进程。
• 产业链逐步完善：国家在各地设立石墨烯产业园和联盟，推动上下游资源整合，促进产业体系完善。
• 下游应用广泛：石墨烯在超级电容器、锂电池、防腐涂料、导电油墨、散热涂料、柔性屏、传感器等领域具有重要应用价值。
• 市场前景广阔：预计2021年我国石墨烯市场规模将达1026亿元，石墨烯超级电容器和薄膜市场也将持续增长。

关键信息

1. 石墨烯简介

• 石墨烯是从石墨中剥离出的单层碳原子材料，厚度为0.335nm，具有蜂窝状结构。
• 石墨烯在10层以内可称为石墨烯，10层以上则为石墨薄膜。
• 石墨烯的性能包括：高比表面积（2630 m²/g）、高导电性（电阻率10⁻⁶Ω·cm）、高导热性（热导率5300 W/(m·K)）、高透光率（97.4%）等。

2. 石墨烯研究现状

• 全球石墨烯相关专利数量从2010年的480篇增长到2017年的13371篇，增长20余倍。
• 中国在石墨烯专利申请数量上占据首位，2017年申请数量为35570篇，远超其他国家。
• 中国在石墨烯研究方面具有显著的学术关注度，相关文献数量快速增长。

3. 石墨烯产业化

• 主要制备方法：氧化还原法、化学气相沉积法（CVD）、液相剥离法、外延生长法。
• 制备方法对比：
  • 氧化还原法：成本低，适用于大规模生产，但存在污染和导电性不足的问题。
  • 化学气相沉积法：产出石墨烯品质高，可大面积生长，但成本高、量产难度大。
  • 液相剥离法：操作简单，石墨烯结构缺陷少，但尺寸小、片层数多。
  • 外延生长法：石墨烯质量高，尺寸与厚度可控，但需高真空条件，成本高、效率低。
• 中国石墨资源丰富：基础储量占全球24%，2016年达7321.51万吨，2017年产量达78万吨。
• 产业布局：国内多个城市设立石墨烯产业园和联盟，推动产业链整合和技术创新。

4. 下游应用领域

4.1 石墨烯超级电容器

• 超级电容器具有高功率密度（1500~2200 W/kg）和长循环寿命（>10⁵次）。
• 石墨烯因其高比表面积和高导电性，成为超级电容器的优选材料。
• 预计2020年石墨烯超级电容器市场规模将达到4.58亿元，2021年达6.25亿元。

4.2 石墨烯复合材料

• 石墨烯可与传统材料结合，形成增强型复合材料，广泛应用于防腐涂料、导电油墨、散热涂料等。
• 石墨烯复合防腐涂料兼具化学稳定性、快速导电性和强附着力，市场潜力巨大。

4.3 石墨烯导电油墨

• 石墨烯导电油墨具有高性价比、兼容性强，适用于多种基材印刷。
• 相比纳米金属导电油墨，其成本更低，性能更优。

4.4 石墨烯锂电池

• 石墨烯用于锂电池负极材料，可提升比容量（600 mAh/g）和导热性能。
• 石墨烯基锂电池具有快充、长寿命等优势，如东旭光电推出的“烯王”系列。
• 石墨烯在正极材料中作为导电辅料，提升电池性能。

4.5 石墨烯薄膜

• 石墨烯薄膜用于柔性屏、传感器、加热膜等领域，具有高导电性、高透光率和柔性优势。
• 预计2020年中国石墨烯薄膜市场规模达405亿元，柔性显示市场达677亿美元。

4.6 传感器

• 石墨烯因其大比表面积和优异电子性能，可用于气体传感器、生物传感器、压力传感器等。
• 具备高灵敏度和广泛的应用场景，未来市场前景广阔。

5. 标的公司推荐

6. 风险提示

• 石墨烯技术进步不及预期。
• 石墨烯产品需求不及预期。

图表与数据

• 图1：全球石墨烯专利申请数量。
• 图2：石墨烯专利技术生命周期图。
• 图3：石墨烯相关文献数量。
• 图4：全球天然石墨探明可开采储量占比。
• 图5：中国天然石墨产量。
• 图6：石墨烯市场规模预测。
• 图7：石墨烯产业链全景图。
• 图8：全球超级电容器市场规模。
• 图9：中国超级电容器市场规模及预测。
• 图10：中国新能源汽车产量。
• 图11：中国涂料产量。
• 图12：重防腐涂料产量规模。
• 图13：全球柔性显示市场规模预测。
• 图14：中国石墨烯薄膜市场规模预测。
• 图15：中国可穿戴设备市场规模预测。

分析师简介

• 刘宇卓：新加坡管理大学金融硕士，北京航空航天大学金融工程+法学双学士，CFA持证人，2013年起从事基础化工行业研究。
• 张明烨：清华大学化学工程学士，工业催化与反应工程硕士，2015年起从事基础化工行业分析。
• 罗四维：清华大学化学工程学士，美国俄亥俄州立大学化学工程博士，2017年加入东兴证券研究所。
• 洪翀：北京理工大学化学工程学士，美国塔尔萨大学化学工程硕士，2018年加入东兴证券研究所。
• 徐昆仑：清华大学本科与硕士，曾就职于中石油石油化工研究院，2018年加入东兴证券研究所。

分析师承诺

• 本报告内容为分析师研究成果，引用信息均已注明出处。
• 报告不构成投资建议，投资者应自主决策，自行承担风险。