石墨烯行业分析1503汇编.docx

云南三明鑫疆控股集团总第V01期2015年03月星期日鑫疆信息P1信息：阳明XINJIANG INFOMATION专题：石墨烯§ 一、石墨烯 2（一）石墨烯简介 2（二）、石墨烯的物理特性 2§ 二、石墨烯的制备方法 2§ 三、石墨及石墨烯储量、产量、价格、资源分布 3（一）、全球石墨烯储量 3（二）、中国石墨烯资源分布情况 3（三）、石墨烯生产情况及中国需求情况 3（四）、2012年美国石墨市场概况 4（五）、石墨烯市场 5§ 四、石墨烯应用领域 5(一)锂电池电极材料 5(二)超级电容器 7(三)电子显示器件 8(四)半导体材料 9§ 五、石墨烯科研现状 10(一)专利分布 10(二)研究机构分布 11(三)研究领域分布 12(四)最新研究成果 13§ 六、全球石墨烯发展情况 13§ 七、石墨烯产业化前景展望 16§ 八、石墨烯相关上市公司 19§ 九、综述：前景光明、道路曲折、政策扶持、产业化尚需时日 19鑫疆信息P21§ 一、石墨烯（一）石墨烯简介石墨烯(Graphene)是由碳原子以sp2杂化形式构筑的六角型呈蜂巢结构的二维晶体可以看成是单层的石墨结构，层厚约为0.335 nm，是目前所发现的最薄的二维材料。

石墨烯的发现充实了碳材料家族，形成了从零维的富勒烯、一维的CNTs、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系；打破了二维晶体在常温下不能稳定存在的传统物理学观点；掀起了学者对于碳材料研究的热潮而Geim和Novoselov也因最初制备、分离并且表征石墨烯而获得了2010年度的诺贝尔物理学奖有学者大胆预测20世纪“硅的世纪”，21世纪将是“碳的世纪”一方面是由于炭材料展现出的诱人应用前景，同时也是全球范围内的碳物质循环发展大势所趋二）、石墨烯的物理特性石墨烯的出现，有望在构造材料、电子器件功能性材料等诸多领域引发材料革命由于其具有许多特殊性质，有日本的研究人员惊呼石墨烯是“神仙创造”的材料许多学者称,20世纪是硅的世纪，21世纪将是石墨（碳）的世纪相比于现有材料，石墨烯拥有众多“史上最强”性能最薄的材料：单层石墨烯只有一个碳原子的厚度，厚度大约为0.335nm，相当于一个头发的20万分之一，1毫米厚的石墨中有将近150万层左右的石墨烯最硬的材料：石墨是矿物质中最软的材料，其莫氏硬度只有1-2级但是，如果石墨被分离成一个碳原子厚度的石墨烯时，其性能则发生突变，硬度将比莫氏硬度10级的金刚石还高。

超大比表面积：理想的单层石墨烯的比表面积能够达到2630m2/g，普通的活性炭的比表面积仅为1500m2/g超大的比表面积使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料强导电性：石墨烯中的电子没有质量，电子的运动速度超过了在其他金属单体或是半导体中的运动速度，能够达到光速的1/300，所以石墨烯拥有超强导电性§ 二、石墨烯的制备方法目前制备石墨烯的方法主要有4种：微机械剥离法、气相沉积法、外延生长法、氧化石墨还原法到目前为止，还没有形成一种成熟的方法大规模地生产质量较高的工业级石墨烯下面列出以上四种基本制备方法的对比§ 三、石墨及石墨烯储量、产量、价格、资源分布（一）、全球石墨烯储量据USGS（美国地质勘探局）数据，2013年探明的全球天然石墨储量约1.3亿吨，储量前三位的国家为巴西、中国和印度，其中中国储量约为5500万吨，占全球储量的42％2013年全球天然石墨产量为119万吨，其中中国生产81万吨，占全球产量的68％，位居全球首位根据中国知识产权网数据，截至2014年7月，中国有关石墨烯专利申请数量处于世界首位二）、中国石墨烯资源分布情况中国石墨烯资源分布图云南省南部元阳县棕皮寨中型矿已利用，昆明市以西牟定县戍街大型矿可供选择利用，共计保有晶质石墨矿物储量244万t。

全国25个省、市、自治区有近100个矿点三）、石墨烯生产情况及中国需求情况2012年全球天然石墨产量为110万吨，较2011年增加5万吨中国是全球天然石墨开采最多的国家，2012年中国天然石墨产量为75万吨，占全球总产量的68.18%；印度年度产量为15万吨，占比为13.64%国家2011年（千吨）2012年（千吨）巴西7375加拿大2526中国800750印度150150朝鲜3030马达加斯加45墨西哥78挪威27罗马尼亚207俄罗斯1414斯里兰卡44土耳其1010乌克兰66其他国家77全球总量115011002011-2012年全球石墨资源产量分布概况：千吨中国晶质石墨市场需求量预测（四）、2012年美国石墨市场概况　2008年2009年2010年2011年2012年自产—————进口5833657256出口811666表观消费5022606650进口均价：美元/吨晶质7536947201,1801,530稳晶质2,5501,4101,7001,8201,990非晶型2032492573013292008-2012年美国石墨市场概况：千吨需求分布需求占比耐火材料与坩埚33%铸造与钢铁制造26%制动器内衬7%电池与润滑剂5%其他29%2012年美国天然石墨需求分布国家需求占比中国51%墨西哥22%加拿大17%巴西6%其他4%2008-2011年美国天然石墨进口来源分布：%（五）、石墨烯市场科学家预计，未来5到10年里，石墨烯研究会有很大发展，首个石墨烯触摸屏将在三五年内上市，石墨烯电子纸样品2015年可以研发成功，超薄超轻型飞机、超薄可折叠、高强度航空材料，甚至更富想象力的太空电梯等未来设备将在相关领域引发革命性突破，并带动价值数万亿美元的新兴产业链。

目前，石墨烯原材料石墨的市场售价约为3000元/吨，而提炼成石墨烯后，石墨烯的市场售价高达100万元/吨（约1000元/克左右）随着批量化生产和大尺寸难题逐步突破，石墨烯的产业化步伐正在加快，国内外相关机构的科研投入力度也在上升，市场关注度随之升温§ 四、石墨烯应用领域由于其独特的物理化学性质，石墨烯有望在半导体、光伏、锂电池、航天、军工、显示器等传统行业和新兴行业带来革命性进步，一旦量产将成为下一个万亿级产业一)锂电池电极材料1.石墨烯可作为新型锂电池负极材料石墨烯可作为新型的锂电池负极材料根据高工锂电调研统计，2013年全球负极材料总产量达到5.85万吨目前全球负极材料大多以石墨类为主，其中天然石墨占比为59%，人造石墨为30%，中间相炭微球为8%，其他类型为3%新型的负极材料包括钛酸锂、不定型碳、硅碳复合材料、锡基合金、金属合金、石墨烯等石墨烯作为锂电极材料极具优势主要体现在以下几个方面：（1）石墨烯具有极高的比表面积，因此化学反应速度和材料利用率更高；（2）石墨烯具有优良的导电和导热性其本身具有良好的电子传输通道，导热性保证了其稳定性；（3）聚集形成的宏观电极材料中，石墨烯片层的尺度在微纳米量级，远小于体相石墨，使得锂离子在石墨烯片层之间的扩散路径较短；且片层间距也大于结晶性良好的石墨，更有利于锂离子的扩散传输。

目前以特斯拉为代表的电动车正不断扩大对锂电池的需求，然而电动车充电时间长仍然是未能解决的难题以特斯拉为例，行驶500公里后必须停下来充电5小时，而由于石墨烯的上述优势，其作为电极材料可能解决上述难题韩国光州科学技术院的研究人员正在对一项新型石墨烯电池技术进行研究，研究表明这种新型电池可将电动汽车的充电时间缩短至16秒，并且不影响能量密度2.石墨烯在锂电池领域潜在需求空间巨大石墨烯作为一种补充改性材料，对提高锂电池充放电性能具有不可替代的作用因此，石墨烯在锂电池行业的应用前景非常广阔电动车用锂电池市场规模2012年，全球电动车市场规模为21亿美元2013年，在特斯拉、宝马、丰田等新能源汽车带动下电动车用锂电池的市场规模增速达到90%，预计这种高速增长会一直持续到2018年，2020年电动车用锂电池市场规模有望达到351亿美元智能电子设备领域锂电池市场规模在智能电子设备行业，由于智能、相机、游戏机等电子产品的普及和更新换代，目前智能电子设备用锂电池市场规模为173亿美元，自2010年以来保持20%左右的增速预计到2020年，智能电子设备对锂电池的需求量将达到541亿美元二)超级电容器1.石墨烯可应用于超级电容电极材料超级电容器是一种靠极化电解液来存储电能的新型电化学装臵。

它具有功率密度高、循环次数多的特点，在各类需要能源转化的领域有着巨大的应用价值目前，研究和应用最广泛的超级电容器电极材料主要是碳质材料，包括活性炭、活性碳纤维、碳纳米管等，其中最为成熟的是活性炭比较发现，石墨烯与其它碳材料相比，比表面积大、电导率高、化学稳定性好，这些优良的性能使石墨烯及石墨烯基材料成为超级电容器电极材料有力竞争者石墨烯是完全离散的单层石墨材料，其整个表面可以形成双电层但是，在形成宏观聚集体过程中，石墨烯片层之间互相杂乱叠加，使得形成有效双电层的面积减少如果其表面可以完全释放，则将获得远高于多孔炭的比容量在石墨烯片层叠加而形成宏观聚集体的过程中，通过控制条件使其形成的孔隙集中在2.0nm以上，有利于电解液的扩散此外，石墨烯独特的二维结构使其不需要添加剂或黏结剂就能够通过控制微观结构自组装成三维宏观结构而直接用于超级电容器2.超级电容市场规模美国IDTechEx公司报告显示，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，预计年复合增长率将达到30.2%三)电子显示器件1.石墨烯可应用于电子显示器件目前，主要的电子显示器件都由氧化铟锡材料（ITO）构成，主要因其优异的导电和透光性能。

这种材料主要源自稀土，不仅价格高，易碎，而且有毒目前越来越多的厂商开始采用石墨烯、纳米银、碳纳米管等新兴材料来取代传统的氧化铟锡石墨烯取代ITO主要有几点优势：第一，石墨烯原材料易得ITO的原料为稀有金属铟，这种金属在全球储量很低美国矿业协会2008年公布的数据显示，已发现的铟矿储量仅能使用到2028年，而2010年以来铟的使用量更是在快速放大随着各国对稀土资源的保护加强，其成本不断飚升，从02年92美元/千克到现在的930美元/千克相比而言，石墨烯的原材料主要是石墨和金属基底材料，从原材料成本和可得性来看，石墨烯远优于ITO；第二，石墨烯透光率好石墨烯具有透光率好的优点，只吸收2.3%的光，几乎完全透明第三，石墨烯的柔韧性极佳其能够拉伸20%而不断裂，还能够制作可折叠、伸缩的柔性显示器件第四，石墨烯具备耐高温、防水、防碱盐腐蚀等多种优异性能虽然目前制作大面积石墨烯时，会混入很多杂质，也会产生很多缺陷，导致大多数石墨烯制品的导电性及透明性都尚未达到ITO的水平，但是石墨烯应用于触摸面板领域将会是大势所趋2013年中国科学院重庆绿色智能技术研究院成功制备出国内首片15英寸的单层石墨烯；此前，韩国三星和成均馆大学也宣布制成了石墨烯可折叠式显示器。

2.电子显示器件市场空间。