2016年中国石墨烯行业发展前景及市场规模预测

石墨烯（Graphene）是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•盖姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

在2015年石墨烯发现之前，石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。

另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

从石墨烯相关专利申请趋势看，其相关专利的申请在上个世纪末就已出现，但随后发展较为缓慢。直到2008年后，专利申请数量才开始出现实质性的大幅增长。特别是在安德烈•K•海姆教授和科斯佳•诺沃谢洛夫研究员因对石墨烯的研究共同获得2010年诺贝尔物理学奖以后，全球石墨烯专利申请数量开始急剧增长，其中，2014年全球石墨烯相关专利的申请数量就高达5047件，表明石墨烯的相关技术研究进入快速发展轨道。

2008-2015年中国石墨烯相关论文发表数量统计（单位：篇）

2008-2014年全球范围内石墨烯相关专利申请

根据石墨烯相关专利历年的申请情况，结合每年专利发明人数量，2008年以前为石墨烯研发技术的萌芽阶段，2008年至2015年为技术的成长阶段，而2015年之后石墨烯研发生产及应用技术开始趋向于成熟，即成熟阶段初期，这个阶段石墨烯开始逐步小规模生产，但是，其生产及应用技术仍有待于进一步突破。

石墨烯是由碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格材料，单层石墨烯薄膜只有一个碳原子厚度，是目前已知的最薄的一种新材料，具有极高的比表面积、超强的导电性和强度以及透明度等优点。石墨烯同时具备透光性好、导热系数高、电子迁移率高、电阻率低、机械强度高等众多普通材料所不具备的性能，未来有望在电子、储能、催化剂、传感器、光电透明薄膜、超强复合材料以及生物医疗等众多领域应用，可以说是未来最有前景的先进材料之一，引领多领域划时代的变革。

石墨烯主要应用领域

1、导电油墨：石墨烯导电油墨具备成本优势

导电油墨是用导电材料制成的油墨，具有一定程度导电质，可作为印刷导电点或导电线路之用。将近年来在手机、玩具、薄膜开关、太阳能电池、远红外发热膜以及射频识别技术等行业中应用越来越广泛。过去数十年来，导电油墨最大的下游是太阳能电池以及显示器件。未来包括触摸传感器及其电极、RFID 以及电子纸张的应用也将同时保持增长。石墨烯导电油墨强大优势，发展前景看好。导电油墨属于填充型复合材料，是印刷与烧结处理后具有导电性能的油墨。石墨烯应用在油墨的优势主要有两点：一是兼容性强，石墨烯油墨可在塑料薄膜、纸张及金属箔片等多种基材上实现印刷；二是性价比高，与现有的纳米金属(如纳米银粉、纳米铜粉等)导电油墨相比，石墨烯油墨具有较大的成本优势。

由于石墨烯的良好性能，其制成的油墨具有电阻小、导电性强以及光学透明性高等特点，在各类导电线路以及传感器、无线射频识别系统、智能包装、医学监视器等电子产品中有广泛应用。2015年导电油墨的产量也已达到80万吨。预计到2015年导电油墨产量将达到130万吨，随着石墨烯的生产技术成熟、成本降低，石墨烯导电油墨将逐渐占据市场份额。预计到2020年导电油墨领域石墨烯应用市场规模达到2亿元。

2015-2020年中国电油墨产量预测

2、防腐涂料：石墨烯防腐涂料技术日趋成熟

目前国内重防腐涂料消费量近180万吨，占世界重防腐涂料总消费量的40%以上。我国重防腐涂料需求主要集中在船舶、石油化工、桥梁、集装箱等领域。涂料中添加石墨烯后，石墨烯能够形成稳定的导电网格，有效提高锌粉的利用率，从实际效果来看，添加约5%的石墨烯粉，可减少50%锌粉的使用量。同时，石墨烯涂层能在金属表而与活性介质之间形成物理阻隔层，对基底材料起到良好的防护作用。近年石油化工、铁路交通、新能源、基础设施建设等更是蓬勃发展，为重防腐涂料提供了广阔的市场空间。我国石墨烯新型防腐涂料，已于2015年3月20日在江苏道森新材料有限公司成功研发，并已应用于海上风电塔筒的防腐，近来已有很多企业均开发出相关产品并在各类防腐领域应用。未来石油化工、铁路交通、新能源、基础设施建设等更是蓬勃发展，为重防腐涂料提供了广阔的市场空间。预计到2020年防腐涂料领域石墨烯应用市场规模达到5-8亿元。

2015-2020年中国重防腐涂料消费量预测

3、散热材料：石墨烯散热材料在消费电子领域快速发展

电子和光子器件的散热是影响电子技术发展的主要问题，手机、电脑、微型电路等设备的散热主要通过各类散热片来解决。目前，市场中的电子产品的散热片主要是石墨散热片。但是，石墨烯导热片的导热快、可折叠等性能要远远优于石墨片，极佳的散热材料如热导纤维、热导塑料等，并且技术难度小、工艺相对成熟，存在快速进入市场的机会。尤其在智能手机领域，手机要求轻薄、便携，未来要求可折叠，因此石墨烯导热膜具有极大优势。预估未来采用石墨烯散热膜进行散热的散热组件占总电子产品及LED产品市场的10%，即可为石墨烯散热膜带来15-20亿左右的市场空间。

2016-2020年电子产品应用石墨烯导热膜市场规模预测

2016-2020年LED应用石墨烯导热膜市场规模预测

4、锂电池：石墨烯在锂离子电池中的应用多元化

石墨烯在锂离子电池中的应用比较多元化，目前已经实现商业化的是用在正极材料中作为导电添加剂，来改善电极材料的导电性能，提高倍率性能和循环寿命。目前比较成熟的应用是将石墨烯制成导电浆料(主要材料为5%的石墨烯粉体和93%的NMP以及少量其他助剂)用于包覆磷酸铁铿等正级材料。正极用包覆浆料目前主要包括石墨浆料、碳纳米管浆料等，随着石墨烯粉体、石墨烯微片粉体量产、成本持续降低的情况下，石墨烯浆料将呈现更好的包覆性能。石墨烯浆料将随锂电池增长而稳步上升。锂离子电池主要应用于手机、笔记本电脑、摄像机等便携式电子器件等方面，并积极地向电动力汽车等新能源汽车领域扩展，具有长期发展前景。由于石墨烯对于电池性能有诸多提升作用，对动力电池性能要求的不断提升必将拉动石墨烯在电池领域的发展。同时石墨烯电池行业规模有望充分受益于动力电池的放量，分享新能源汽车行业的增长。

2015-2020年中国锂电池产量预测

5、超级电容：石墨烯超级电容器领域大展身手

石墨烯的电导率高、比表而积大、且化学结构稳定，表而更有效的释放，有利于电子的渗透和运输，更加适合作为超级电容器电极材料。目前，我国已经实现石墨烯超级电容器的投产，技术上已经完全可以实现石墨烯超级电容器的生产。根据美国ID Tech Ex公司报告，全球超级电容器市场将从2013年的8亿美元增长到2018年的31.3亿美元，年复合增长率达到30.2%。而石墨烯基超级电容器的产业化也在不断推进：在国内，中国中车研发的3伏／12000法拉石墨烯／活性炭复合电极超级电容和2.8伏／30000法拉石墨烯纳米混合型超级电容已经获得中国工程院鉴定，整体技术达到目前世界超级电容单体的最高水平。根据测算，2016年中国超级电容器市场规模将突破30亿元，预计2020年中国超级电容器市场规模将超过60亿元。石墨烯在超级电容市场潜在应用规模达到3-5亿元。

2015-2020年中国超级电容器市场规模预测