我国石墨烯行业市场调研与投资案例参考

石墨烯行业应用总体介绍

1. 石墨烯应用领域及发展路径

石墨烯现有应用分析

按照业内的划分，石墨烯的应用分三种。第一种属于初级应用，领域主要是消费电子类产品;第二种属于中高级应用，领域主要是超高频率发射器等器件产品;第三种属于高级应用，领域主要是芯片等。石墨烯领域的技术龙头三星公司在晶体管、柔性透明电极、触摸面板等领域均有核心技术。

目前已知的应用领域包括电子器件领域、能源领域、环保领域以及金属制品的电磁防护、防腐涂料、油墨等等。

石墨烯应用发展路径

◆首先，目前石墨烯粉体和薄膜产品己经具备了量产的可能性，相对应的如导电导热添加剂、防腐散热材料、复合材料及触摸屏应用领域也有望最早实现突破。

◆其次，石墨烯高导电性、高比容量和比表面积的特性己经被尝试用于改善超级电容的能量密度和充放电速度。

◆最后，石墨烯想象空间最大的领域是对硅的替代，成为下一代超高频率晶体管的基础材料，应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。

2. 石墨烯在电子器件领域的应用

电子器件领域总体介绍

石墨烯在电子器件领域主要用作散热材料、柔性触控屏材料、传感器材料和芯片材料等。

目前广泛使用的散热材料是石墨、铝合金等，使用石墨烯与塑料结合的改性产品作为现有散热材料的替代，是相对简单的改进，石墨烯散热薄膜在我国也已初步实现了产业化。

柔性触控屏材料和传感器材料用在消费电子类产品上，市场需求和增长空间较大，是各个企业积极研发的重点领域。我国在柔性触控屏领域具备一定的产业化基础，墨西科技、二维碳素等企业已经建立了可以进行小规模量产的生产线。

我国在传感器方面具备一定科研实力，中科院物理所的研究人员在2015年4月发表了其设计出的石墨烯波纹结构应力传感器相关论文。芯片材料属于石墨烯材料的高级领域应用，目前作为国际顶尖技术企业的IBM在石墨烯晶体管领域持续引领前沿科技。

应用于散热材料

1、石墨烯应用于散热材料的基础：石墨烯是已知的导热系数最高的物质

石墨烯理论导热率达到5300W/m〃K，是常见导热材料铜(401W/m〃K)的13 倍多，并且远高于石墨。石墨烯所具有的快速导热特性与快速散热特性使得石墨烯成为极佳的散热材料，用于智能手机、平板手持电脑、大功率节能LED照明、超薄LCD 电视等的散热。

2、石墨烯应用于散热材料的现状介绍

石墨散热技术由于石墨的高导热性能以及相对廉价易生产得到了广泛的应用，包括iPhone、LG、小米、中兴等许多品牌都手机上都应用了石墨散热这一技术。以石墨烯制成的散热膜散热性能会大大优于石墨片。

应用于柔性触控屏

1、石墨烯应用于柔性触控屏的基础

石墨烯几乎完全透明，导电性能卓越，而且碳原子的连接十分柔韧，可以用于制作透明导电膜，柔性材料，应用于柔性电容触摸屏、OLED 面板、柔性LCD 面板等。

2、石墨烯触摸屏触控原理

石墨烯触摸屏由上下两层粘在PET薄膜上的石墨烯构成，没有接触的情况下，两层石墨烯被下层上放臵的绝缘点阵阻隔而互不接触。当外界压力存在的时候，PET薄膜和石墨烯在压力下发生形变，这样上下两层石墨烯就发生接触，电路连通。接触的位臵不同，器件边缘电极收集到的电信号也不一样，通过对电信号的分析，就可以确定是触摸屏上的哪个位臵发生了接触。

应用于传感器

1、石墨烯应用于传感器的基础：石墨烯传感器具有稳定性强和体积小的特点

石墨烯不但具有纳米尺寸，而且具备准连续的特点。这种准连续的纳米石墨烯薄膜可转移到柔性衬底上，制作柔性、透明的高灵敏度应力传感器，进而应用于人造电子皮肤等领域。

石墨烯的柔性应力传感器具有良好的稳定性，在经过大于万次的压力测试后，其初始电阻没有明显变化。此外，这种石墨烯电子皮肤由于厚度小，可被黏在手指上检测关节活动。

2、石墨烯应用于传感器的现状介绍

诺基亚专注于传感器技术并已经获得一项石墨烯传感器专利授权，该专利产品主要应用于手机摄像头设备。此外，中科院物理设计所科研人员近日也宣布在石墨烯电子皮肤研究中取得进展，针对石墨烯机械强度高导致应力测量范围不大和测量精度不高的问题，设计出石墨烯波纹结构应力传感器，使应力测量范围超过30%，灵敏因子提高到500以上。

3. 石墨烯在能源领域的应用

能源领域总体介绍

石墨烯在锂电池、燃料电池等二次电池中主要有以下方向的应用研究。在锂电池方面有两个研究方向，一是基于石墨烯优良的电学和化学特性对锂电池材料进行改进，通过使用石墨烯或石墨烯复合材料提升电池的能量密度、功率密度或缩短充电时间。二是利用石墨烯的力学性能制作柔性基体使得锂电池具备弯折、拉伸、甚至扭曲、折叠等功能。在燃料电池方面，部分研究证实掺氮石墨烯具备催化燃料电池反应的潜力，如果能够替代铂，就可以有效降低电池成本。

应用于锂电池

1、石墨烯负极材料能够提高锂电池理论比容量和倍率性能

2、石墨烯电池材料能够提高电子传导性和循环稳定性

3、石墨烯柔性基体能够进一步提升能量密度，并提高电池弯曲、拉伸等力学特性。

应用于太阳能电池

1、太阳能电池通过光电效应直接把光能转化成电能

2、石墨烯同时兼具高透过性和高导电性使其可能成为透明电极应用于太阳能电池

3、石墨烯是有机太阳能电池电子受体材料的很好选择

应用于燃料电池

燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装臵，与其他电池相比，具有能量转化效率高、无环境污染等优点。鉴于燃料电池技术尚不成熟，大部分石墨烯在燃料电池的应用尚停留在理论和实验室阶段。

1、利用石墨烯类膜材料输运特性有望解决燃料电池核心部件“质子传导膜”的燃料渗透难题

2、掺氮石墨烯可能成为燃料电池中性能更优的储能材料和电池阴极催化剂

中国石墨烯行业领先个案分析

1. 全球重要石墨烯企业分析

在石墨烯的研究和应用中，韩国的企业、高校和科研院所走在了前列，如三星电子株式会社、LG电子株式会社、成均馆大学等，其专利无论从申请量还是从研究的技术领域来说，都走在了前列。而在欧美，除了IBM在石墨烯的电子器件应用方面研究工作较为系统和全面外，其他申请人的研究一般仅局限于某些特定的应用领域。

三星公司

1、公司发展简况分析

韩国三星集团(全球知名综合性企业)成立于1938年，公司最初主要出口朝鲜南半岛的鱼干、蔬菜和水果，1950年代逐步扩展为制糖、制药、纺织等制造业。1969年成立三星电子，1980年代三星电子以卖冰箱为主，1986年成立三星经济研究所。三星集团在电子领域的附属企业包括三星电机、三星SDI、三星康宁、三星SDS、三星网络以及三星康宁精密玻璃。这些附属企业生产和销售包括下一代内存芯片、计算机以及无线通讯设备、彩色电视机显像管，玻壳等范围极为广泛的电子零件以及部件。

2、公司石墨烯发展历程

三星电子是世界最大的IT企业，其中LCDTV、LEDTV和半导体等产品的销售额均在世界上高居榜首。由于石墨烯在三星的主营业务领域均有着重大的应用前景，三星对石墨烯研究应用十分重视，积累了大批石墨烯相关的技术专利，遍布触摸柔性屏，曲面显示屏、石墨烯晶体管等各个领域。

3、公司石墨烯专利数量

三星公司在全球共申请505件石墨烯技术相关专利，下图给出了三星公司(基于申请年)石墨烯专利申请数量的年度分布情况。可以看出，三星公司的专利申请主要集中在2011年以后，并且一直处于持续增长中。

4、石墨烯主要技术领域

三星公司在石墨烯技术的很多领域都有研发，但是主要还是集中在通过CVD方法制备石墨烯以及相关应用，比如薄膜生长、掺杂改性、再加工、薄膜转移、触摸屏、透明导电薄膜、LED、DLED、晶体管、信息存储、太阳能、显示器件等。另外，还涉及一些石墨烯粉体制备以及相关应用，比如锂电池、超级电容器、传感器、导热和导电材料的开发等。

IBM公司

1、公司发展简况分析

IBM(国际商业机器公司)，总公司在纽约州阿蒙克市，1911年托马斯·沃森创立于美国，是全球最大的信息技术和业务解决方案公司。

2、公司石墨烯发展历程

IBM是全球最大的信息技术和业务解决方案公司，在石墨烯研发尤其是晶体管领域积累了多项技术专利。公司利用石墨烯的高载流子迁移率及高迁移速度制作THz 频率的晶体管，并多次刷新晶体管的最大截止频率。

3、公司石墨烯专利数量

IBM公司在全球共申请199件石墨烯技术相关专利，从下图可以看出，IBM公司的专利申请数量一直处于稳定增长中。

4、石墨烯主要技术领域

IBM公司在石墨烯技术的主要集中在电子器件的应用领域，比如晶体管、传感器、信息存储、集成电路等。另外，还涉及一些石墨烯制备，比如薄膜生长、掺杂改性以及薄膜转移等。

2. 中国石墨烯行业领先个案分析

就目前国内企业的石墨烯生产研发来看，均为技术带动性，除常州二维碳素科技股份有限公司和常州碳元科技分别在石墨烯透明导电薄膜和高导热石墨膜方面实现初步的产业化(年产30万平方米)外，其他企业的产量均较小，客户也较为分散，下游应用市场的后知后觉是制约企业产业化步伐缓慢的主要原因。

深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司

1、企业发展简况分析

深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司是由中国宝安集团控股的一家锂离子二次电池用新能源材料专业化生产厂家，集基础研究、产品开发、生产销售于一体。

2、企业经营情况分析

2015年，公司实现营业收入15.01亿元，同比增长22.14%;实现净利润1.84亿元，同比增长37.86%。2016年上半年，公司进一步加快新产品的研发和市场推广力度，在动力电池材料市场取得较大突破，营业收入和净利润均实现大幅增长，实现营业收入95447.67万元，同比增长48.27%;实现净利润12732.69万元，同比增长141.95%。

3、企业竞争力分析

(1)企业石墨烯类产品分析

公司产品总的可以分为负极材料、正极材料导电材料、新材料四类，主要细分产品如下表所示：

(2)企业品牌力分析

自成立以来，公司获得多项国家级、省部级以及市级荣誉，尤其是在锂电池负极材料领域，具有较强的竞争优势，并且公司是多个国家级标准的制定者。

(3)企业研发力分析

在产品研发上，贝特瑞坚持 “差异化、创独特、创唯一”的研发战略。截至目前，公司共拥有70余项国家发明专利，在常规负极材料开发上，贝特瑞已经达到了国际领先水平，并申报了国际专利。

常州第六元素材料科技股份有限公司

1、企业发展简况分析

2011年，海归博士瞿研创办常州第六元素有限公司，并邀请中国科技大学朱彦武教授担任公司首席科学家。

2014年11月，常州第六元素有限公司登陆新三板市场，成为国内石墨烯行业首家新三板挂牌企业，也是国内第一家纯正以石墨烯为主营业务的企业。目前该公司石墨烯粉体在防腐涂料中的应用技术已经成熟，进入应用测试阶段;而储能器件中应用技术尚在储备中。

2、企业经营情况分析

2015年，公司全年实现营业收入2295.54万元，较上年同期增加3890.16%。截至2015年底，公司总资产为11716.10万元，净资产为9715.70万元。

2016年上半年，公司实现营业收入785.76万元，总资产为10771.26万元，净资产为8348.43万元。

3、企业竞争力分析

(1)企业石墨烯类产品分析

公司的主要产品为石墨烯粉体材料，它是涂料、复合材料、锂电池及超级电容器的核心材料，属于国家重点支持新材料领域。

公司已成功研发并试生产出6大系列石墨烯粉体产品，分别为氧化石墨烯、储能型石墨烯、防腐型石墨烯、导电型石墨烯、导热型石墨烯和增强型石墨烯。

(2)企业品牌力分析

常州第六元素是在无锡第六元素高科技发展有限公司的基础上成立发展起来的，公司将受益于后者的品牌影响力。另外，公司首席技术人才瞿研博士也是目前国内石墨烯领域的领军人物之一，也对于企业的品牌塑造起到一定的促进作用。

(3)企业制造力分析

常州第六元素材料科技股份有限公司目前掌握了石墨烯粉体宏量制备技术且已建成完全自主知识产权的年产10吨石墨烯粉体生产线。

目前第六元素已经完成石墨烯粉体规模化制备生产线的改造，从最初中试生产线提升到年产10吨石墨烯粉体，再到最新申请年产100吨石墨烯、300吨氧化石墨生产线，规模化生产进度不断加快。