2016年中国石墨烯行业发展现状及市场前景预测

核心提示：石墨烯（Graphene）），是一种由 C 原子经 sp2 电子轨道杂化后形成的蜂巢状的准二维结构，是 C 元素的另外一种同素异形体，包括富勒烯、金刚石等都属于 C 的同素异形体。石墨烯是由碳原子按照六边形进行排布，相互连接，形成一个碳

　　石墨烯（Graphene）），是一种由 C 原子经 sp2 电子轨道杂化后形成的蜂巢状的准二维结构，是 C 元素的另外一种同素异形体，包括富勒烯、金刚石等都属于 C 的同素异形体。石墨烯是由碳原子按照六边形进行排布，相互连接，形成一个碳分子，其结构非常稳定；随着所连接的碳原子数量不断增多，这个二维的碳分子平面不断扩大，分子也不断变大，形成单层石墨烯材料。单层石墨烯仅有一个原子的厚度，为0.335 纳米，是目前已知的最薄的一种材料。国内对于石墨烯材料的定义标准为：碳原子层在 1-10 层的石墨烯及相关衍生物统称石墨烯材料，因为 10 层以上的材料几乎丧失石墨烯的高性能，而更趋同于石墨，所以国内将超过 10 层归属于石墨范畴。

　　随着石墨烯制备水平的发展和石墨烯应用技术水平的发展，石墨烯材料能够应用在更多的下游产品和领域中。预计至 2023 年，石墨烯将主要用于以下几个领域：超级电容器领域、锂离子电池、触摸屏、增强型复合材料、传感器以及高性能计算机等领域，市场空间广阔。根据 BCC Research 最新报告预测，全球石墨烯市场在 2018 年将超过 1.95 亿美元，到 2023 年将迅速超过 13 亿美元。

石墨烯层状示意图及相关获奖人

石墨烯的特性

常见导体导电率对比 ( (S / M)

常见半导体载流子迁移率对比

常见散热材料导热系数( (W/m•K) )

　　自 2004 年安德烈•K•海姆(Andre Geim)教授和科斯佳•诺沃谢洛夫(KostyaNovoselov)研究员首次制备出石墨烯以来，石墨烯受到了全世界科学家的广泛关注。截止目前，关于石墨烯的发表在 Science 和 Nature 的相关论文就超过了 200篇。而在我国，通过知网以“石墨烯”为主题并标题内含“石墨烯”进行检索，2008 年至今的词条就高达 3985 条。2014 年全球石墨烯相关专利的申请数量就高达 5047 件，2015 年 1-4 月为450 件，表明石墨烯的相关技术研究进入快速发展轨道。

2008年起,我国石墨烯相关论文发表（篇）

全球范围内石墨烯相关专利申请（件，2015年截4月）

　　电极材料是制作超级电容器的关键技术，其制作难度较高。超级电容器可以分为电极、电解质、集流体和隔离物四大部分，其中电极是超级电容的关键部件，电极成本占到整个电容器材料成本的 40-50%，是技术难度最高的环节，因此电极材料制造能力是超级电容的核心能力。目前全球电容器市场保持着快速的发展势头，据统计，2014 年全球到超级电容器市场规模达到 143 亿美元，预计未来五年的年复合增长率有望达到21.3% 。据有关资料统预测，2013 中国超级电容器市场规模预计约为 19.2 亿元人民币，2016 年则将增至 33 亿元人民币，年均增长率在 20%左右。

中国超级电容器市场规模统计预测

　　根据 IEK 的预测， 2008-2015 年全球的负极材料的需求量保持了年均 20%以上的增长率。据统计，2015 年，全球锂电池负极材料产量达 11.27 万吨，产地主要在中国和日本。预计未来 5 年，随着新能源汽车销量的逐年攀升，预计全球锂电池负极材料销量仍将保持 25%以上的增长速度。目前，全球锂电池负极材料仍然以天然石墨和人造石墨为主， 2015 年占比达 83%左右。但是随着动力电池的需求提升，新型材料如中间相炭微球（MCMB）、钛酸锂（LTO）、硅碳（Si/C）、硬碳/软碳等负极材料产量也在快速增长。2015 年，中国负极材料产量达 7.28 万吨，同比增长 41.09%，预计未来 5 年复合增长率仍将达到 30%以上。

我国负极材料产量统计及预测

　　2011 年电动汽车对锂离子电池的需求量为 176.7 万 kWh，占整个锂电池市场总需求的比重仅为 6.6%；2015 年需求量快速增长到 1503.09 万 kWh，5 年增长了8 倍多，而市场份额也快速增长到 19%左右，成为仅次于手机的锂离子电池第二大细分市场。我们预计到 2016 年就将以 2071 万 kWh 的需求量和 22%的市场份额超越智能手机而成为锂离子电池最大的细分市场；到 2020 年将以 31.4%的市场份额超越整个消费类电子产品市场，届时需求总量将超过 6200 万 kWh。

　　根据 IIT 的统计预测，预计到 2022 年全球锂电池总需求量和市场规模将分别达到 125.4Gwh 和 422 亿美元，未来年复合年增长率预计分别为 14.9%和 12.9%，将继续维持在较高水平。而锂离子电池需求量的增长，无疑将会促进锂离子电池负极材料需求的增加。

　　在国家战略指引下，我国石墨烯研发和专利持有已在全球占据一席之地。国家自然科学基金委员会已经陆续拨款超过 3 亿元资助石墨烯相关项目；国家引导石墨烯产业成立了中国石墨烯产业技术创新战略联盟，联盟成员已达 53 家， 6 位联盟常务理事单位分别对石墨烯技术路线、标准战略、专利布局、国际合作和产业促进进行支持和合理引导。

我国政府全力发展石墨烯产业园