天下財經投研:材料化學之石墨烯(附股)

石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。強度最高的材料之一,同時還具有很好的韌性,且可以彎曲。

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行業資訊:

為了深入貫徹工信部、發改委、科技部三部門"關於加快石墨烯創業創新發展的若干意見"(工信部聯原[2015]435號)文件精神,踐行國家軍民融合發展戰略,促進石墨烯材料技術在國防科技領域的交流,推廣石墨烯材料在武器裝備領域的應用,中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟將於"第四屆軍民兩用新材料大會"期間召開"石墨烯在軍工領域應用研討及項目合作交流會",發揮軍民融合公共服務平臺的作用,開展兩用技術交流對接,帶動提升石墨烯產業軍民融合水平。

石墨烯產業鏈

石墨烯產業鏈由上游的石墨開採與石墨烯製備設備、中游的石墨烯產品加工與下游的石墨烯服務業構成。上游製備以 CVD 法和氧化還原法為主。從製備的角度來看。目前石墨烯主要的製備方法有:氧化還原法、化學氣相沉積法(CVD 法)、外延生長法、機械剝離法等,而比較成熟的產業化的製備方法主要有兩種: CVD 法和氧化還原法。下游靜待殺手級應用問世。石墨烯的下游產品主要有三個方面:粉體多應用於能源領域,薄膜多用於服飾和電子產品設備。粉體領域的應用總的來說性價比較低,目前也有其他成熟的可替代產品。

圖1:石墨烯產業鏈

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1、石墨烯原材料具有高質量低成本、延展性好、輕薄性的特點,石墨烯可以應用到各個領域中,涉及新能源、生物醫藥、電子信息、節能環保等。產業化發展重點集中於石墨烯產業鏈的延伸及對不同領域的引領作用,通過石墨烯材料的開發,逐漸拓展石墨烯在電子薄膜、電子器件等領域的產業化進程。在基礎材料,石墨烯膜材料領域將取得較大進展。

圖2:石墨烯應用領域

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2、石墨烯在鋰電池中的應用非常廣泛,鋰離子電池由索尼公司第一次商業化應用,具有電池容量大、能量密度高、自放電低、工作溫度圍寬的優點,鋰電子電池就含有大量的石墨烯材料,據數據統計在2015年,增長率最高達到了19.6%,消費量也達到了7.87萬噸。並在2017年底,我國鋰電子電池消費量為9.15萬噸。

圖3:鋰電池消費量(萬噸)及增長變化率(%)

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石墨烯在超級電容器的應用,可顯著提高能量密度。受到電極材料的制約,現有超級電容器能量密度大都低於50Wh/kg。石墨烯的比表面積為2630m2/g,將其應用於超級電容電極材料,可顯著提高超級電容器的能量密度。目前已有實驗室成果做到儲能密度達170Wh/kg,大大超過現有超級電容器的能量密度。但是在電容器組裝過程中,因為石墨烯團聚現象的存在,使得相應超級電容器的能量密度受限,現有研究方向是通過改變電解液種類、石墨烯形貌以及石墨烯基複合電極材料為主。

表1:不同超級電容器材料的性能參照對比

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二、區域發展分析

1、石墨烯行業發展前景廣闊,2013-2017年中國石墨烯企業數量逐年增加。我們統計了石墨烯行業每年的新增企業,2017年底,石墨烯新增企業數達到1093家。這些企業涉及到石墨烯多個應用方面,石墨烯應用各個領域,市場強大。

圖4:2013-2017年中國石墨烯行業新增企業數量(家)

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2、石墨烯在全國發展前景廣闊,目前已初步形成"一核兩帶多點"的空間格局。"一核"主要指以北京為核心,依託其獨有的研發資源,發展成為我國石墨烯產業的智力核心,基礎研究水平在國內遙遙領先。"兩帶"是指東部沿海地區及內蒙古-黑龍江地區,充分利用資源、產業、人才、市場優勢,促進產業聚集。"多點"是指四川、重慶、湖南、陝西、廣西等的一些地區依託其資源、人才優勢,發展石墨烯產業。

圖5:我國石墨烯行業產業總體空間佈局

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三、石墨烯市場需求

1、 全球石墨烯市場巨大,目前全球石墨烯年產能已達到百噸級,業內預計未來五年到十年,石墨烯年產能將達到千噸級。隨著石墨烯產量的解決和石墨烯下游的拓展,產業聯盟預計中國 2020 年石墨烯市場規模將達到 2 億美元,佔世界市場規模超過一半,成為全球最大的石墨烯消費國家。

圖6:中國石墨烯市場規模預測(萬美元)

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2、中國石墨烯市場逐漸擴大,隨之應用石墨烯材料的各行業也在研發新型技術。因此,我國石墨烯相關專利數量也在增加中,2016年達到峰值12197件。在2017年我國石墨烯相關專利申請數量略有下降,但依然達到10863件。

圖7:2010-2017中國相關石墨烯相關專利申請數量(件)

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相關上市公司:

美都能源(600175):屬於產業鏈下游,下游應用方面,美都墨烯已有2項石墨烯相關專利進入了實質審核階段,另有3項石墨烯相關專利已收到國家知識產權局《發明專利申請初步審查合格通知書》。

華控賽格(000068):公司擬4,800萬元增資內蒙古奧原新材料有限公司。其經營範圍為石墨化加工、來料加工業務、鋰離子電池負極材料、碳材料、石墨產品、石墨烯材料的研發。

偉星新材(002372):公司石墨烯/水性聚氨酯納米複合材料的製備方法目前已獲得國家知識產權局授權。

方大炭素(600516):屬於產業鏈上游和中游,上游石墨礦方面,公司擁有高品位石墨礦;中游製備方面,僅擁有以石灰石為原料製備石墨烯的發明專利,還未達到產業化條件。

金路集團(000510):屬於產業鏈中游和下游,中游製備方面,公司與中科院金屬研究所聯合開發電池級石墨烯技術"石墨烯材料的規模化製備技術"通過了成果鑑定;下游應用方面,公司及金屬所在研石墨烯透明導電薄膜、石墨烯基三位網絡散熱材料、石墨烯基動力電池項目,並已就上述項目申請了6項專利。

南都電源(300068): 屬於產業鏈下游,下游應用方面,擁有領先的鉛炭電池專利技術,可實現鉛粉與石墨烯碳材料的均勻混合。

本文來源:天下財經(北京)證券諮詢有限公司

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