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本文援引于报告《2020年中国石墨烯行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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利好政策加持下,中国石墨烯行业产业化进程加快
石墨烯具备超轻、超强导电性、超高强度等特点,被认为是加快电池充电速度、推动动力电池技术进步的重要材料。在《中国制造2025》等多项利好政策支持下,多家车企纷纷加大对石墨烯电池的研究,并获得一定程度的突破。2020年5月,广汽新能源对外宣称,基于三维结构石墨烯材料研发的“超级快充电池”将于2020年年底从实验室走向实车,并由广汽新能源埃安车型搭载相关技术成果。该款电池的发布,将进一步加速中国石墨烯行业的产业化进程。
石墨烯性能优异,可广泛应用于电子信息、航天军工、新能源等领域
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。根据层数的不同,石墨烯可分为单层、双层和多层石墨烯:(1)单层石墨烯,指由一层以苯环结构周期性紧密堆积的碳原子构成的二维碳材料;(2)双层石墨烯,指由两层以苯环结构周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式构成的二维碳材料;(3)多层石墨烯,指由3-10层以苯环结构周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式构成的二维碳材料。
石墨烯具有高导电性、高导热性、高柔性等性能,广泛应用于电子信息、航天军工、新能源等领域。
多项政策加速中国石墨烯行业发展
石墨烯具有导电性良好、硬度高、柔性强等优异性能,可对多个领域的产品起到改良作用。作为21世纪重要的新材料之一,石墨烯行业发展受国家高度关注,推动石墨烯行业向前发展已成必然趋势。近年来,中国政府出台了一系列行业相关政策规范并扶持石墨烯行业的发展。
例如,2019年12月,中国工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》,将石墨烯改性防腐涂料、石墨烯改性润滑材料、石墨烯散热材料等石墨烯相关材料作为国家重点新材料,为石墨烯的发展进一步指明方向,持续推动石墨烯行业的发展。
中国石墨烯行业中,石墨烯粉体占据主要市场份额
中国石墨烯行业上游参与者是石墨烯原材料与设备供应商,中游参与者为石墨烯生产商,行业下游是石墨烯应用领域。根据产品形态的不同,石墨烯产品可分为石墨烯粉体与石墨烯薄膜两种类型。
石墨烯粉体的制备技术较为成熟,当前石墨烯粉体占据中国石墨烯产品95%以上市场份额,且在锂电储能领域实现商用。石墨烯粉体主要买家为科研机构,需求量较少,因而现阶段石墨烯多以浆料形式出售。而石墨烯薄膜多用于手机屏或柔性屏领域,由于技术尚未成熟,石墨烯薄膜的市场份额相对较少。
在政策利好与下游应用领域不断扩大等因素驱动下,中国石墨烯行业市场规模持续增加
受益于各项政策支持,中国石墨烯行业快速发展。2015-2019年期间,中国石墨烯行业市场规模(按产值统计)由2015年的5.8亿元快速增长至2019年的160.2亿元,年复合增长率为129.2%。随着石墨烯制备、应用技术的突破,除已实现商用的锂电池和防腐涂料领域,石墨烯产品将可逐步在柔性触控屏和可穿戴设备领域实现商用,石墨烯产业链将进一步完善。下游领域的稳步发展促进石墨烯制造市场的增长,未来5年,中国石墨烯行业市场规模预计将继续增加。
随着石墨烯技术的进步,其下游应用领域持续扩大,产业片区分工更加明晰
石墨烯在防腐涂料领域的应用进一步增加
当前石墨烯在涂料领域的应用集中在防腐涂料、导电涂料、建筑隔热涂料、海洋防污涂料、聚合物水泥防水涂料、阻燃涂料六大方向。其中,防腐涂料涉及交通运输、石油化工、电力、海洋工程等领域,因而石墨烯在该细分领域的应用最为广泛。加之,钢铁等金属的生锈、腐蚀减少其使用寿命,造成经济损失,因此国家对于防腐涂料的需求持续增加,其产量已由2016年的562.1万吨增长至2019年的650.4万吨。石墨烯独特的结构使其在物理防腐和电化学防腐均展现出优势,随着防腐涂料的产量增加,石墨烯在该领域的市场规模将进一步扩大。
石墨烯产业片区分工更加明晰
各地在国家政策支持下纷纷布局石墨烯,中国石墨烯行业在地域上呈现产业聚集现象,主要形成长三角、珠三角和京津冀鲁三大片区,未来,石墨烯行业区域分工格局将更加明晰:
(1)长三角片区:中国长江三角洲具有良好的产业发展平台,是石墨烯行业发展较早的地区,该地区石墨烯企业在石墨烯制备、新能源、复合材料等领域均有所布局;
(2)珠三角片区:该片区聚集众多高新技术企业,在石墨烯下游应用领域发展较快。该地区石墨烯企业主要布局新能源、医疗保健和电加热等领域;
(3)京津冀鲁片区:该片区以北京为中心进行石墨烯技术的创新与产业协同发展,持续整合各地石墨烯产业链资源,推动各个环节协同联动发展,形成战略性新兴产业高地。该地区石墨烯企业主要布局石墨烯改性复合材料、防腐涂料、石墨烯水处理材料等领域。
深度见解:随着石墨烯技术的持续突破,其下游应用领域逐步扩大,行业整体竞争仍较为温和
在政策鼓励、应用领域扩张的推动下,中国石墨烯行业的企业数量逐年增加。随着石墨烯企业数量的增加,行业竞争逐步加剧。现阶段,中国涵盖石墨烯研发、生产、销售、推广等业务的企业已超过7,300家。尽管企业数量持续增加,但石墨烯行业属于技术密集、资金密集型行业,门槛较高,具备石墨烯规模化生产技术与雄厚资金实力的石墨烯企业较少,企业多通过出资购买石墨烯企业股份、与石墨烯企业签订战略合作协议等形式参与石墨烯行业。
随着石墨烯生产工艺的进步,预计石墨烯在防腐涂料、柔性触控屏、可穿戴设备等领域的市场规模将进一步扩大。此外,石墨烯太赫兹检测器、生物传感器、海水淡化滤膜、激光发射器等应用技术难度更高的领域有望在2021年开始起步,石墨烯行业前景良好。石墨烯下游应用领域的持续扩大,将进一步提升石墨烯行业市场规模,行业发展空间广阔。
石墨烯行业应用领域广阔且技术持续得到突破,行业参与者逐步增加的同时,下游应用领域持续扩大,因而未来10年内中国石墨烯行业将不会出现寡头竞争格局。总体而言,当前中国石墨烯行业市场尚未成熟,下游需求仍待释放,行业集中度较低。