2021年中國石墨烯市場規(guī)模、競爭格局和產業(yè)鏈分析[圖]

一、定義與性質

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。石墨烯具有優(yōu)異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫(yī)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，在鋰電池導電漿料、涂料涂層、導熱膜、柔性顯示以及傳感器方面都有應用。

石墨烯的優(yōu)良特性

資料來源：智研咨詢整理

二、行業(yè)政策

繼在2012年《新材料產業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》和2016年《“十三五”材料領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》等規(guī)劃相繼實施后，石墨烯已經初步實現了產業(yè)化，在我國制造業(yè)發(fā)展中的重要戰(zhàn)略地位，在電化學儲能、海洋工程、柔性電子器件、重大環(huán)保技術裝備、汽車、航天航空行業(yè)等領域都有較為廣泛的應用。

2020年，國家發(fā)改委發(fā)布了《國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃綱要》?！毒V要》指出計劃在2021-2025年期間進一步大力支持發(fā)展新材料產業(yè)，并力求實現產業(yè)獨立自主。這一政策的轉變標志著我國石墨烯行業(yè)從興起走向獨立高速發(fā)展，未來預計產業(yè)規(guī)模將進一步擴大。

中國國民經濟規(guī)劃-石墨烯行業(yè)政策發(fā)展圖

資料來源：公開資料整理

工信部發(fā)布《中國制造2025重點領域技術路線圖》中，指出石墨烯材料集多種優(yōu)異性能于一體，是主導未來高科技競爭的超級材料，廣泛應用于電子信息、新能源、航空航天以及柔性電子等領域，可極大推動相關產業(yè)的快速發(fā)展和升級換代，市場前景巨大，有望催生產業(yè)規(guī)模千億元。根據規(guī)劃，到2025年，高質量石墨烯粉體年產達可達萬噸級以上，薄膜年產達上億平方米，實現8英寸石墨烯芯片批量生產，突破石墨烯在電子信息領域應用的技術瓶頸，整體產業(yè)規(guī)模突破千億。

《中國制造2025》中石墨烯行業(yè)發(fā)展目標

資料來源：公開資料整理

三、發(fā)展階段

中國石墨烯行業(yè)起步較晚，行業(yè)發(fā)展至今主要經歷了以下四個階段：

第一階段：材料發(fā)現階段(2004－2012年) 實驗室首次成功制備出能穩(wěn)定存在的石墨烯。石墨烯作為碳質新材料逐漸被科學家們所接受。

第二階段：產業(yè)形成階段(2013－2016年) 在資金的支持下，中國逐漸出現了小規(guī)模的石墨烯產業(yè)，但石墨烯材料的整體市場化和產業(yè)化尚未成熟,行業(yè)下游的應用尚未實現商用。

第三階段：產業(yè)發(fā)展階段(2013－2016) 國家機構相繼出臺了―系列法規(guī)政策以支持石墨烯行業(yè)的發(fā)展，中國政府在“十二五”規(guī)劃、“十三五”規(guī)劃等重要指導性文件中也將石墨烯納入了新材料領域。

第四階段：研究突破階段(2016－至今) 中國在石墨烯材料的研究領域不斷取得突破，石墨烯中高端產品相繼問世。

資料來源：智研咨詢整理

石墨烯企業(yè)數量增長引領行業(yè)快速發(fā)展。從地域分布來看，石墨烯企業(yè)主要分布在東部沿海地區(qū)，且已經形成了具有一定規(guī)模的石墨烯產業(yè)集群。從企業(yè)規(guī)模來看，石墨烯行業(yè)企業(yè)數量多，但大部分規(guī)模都相對較小，隨著一些石墨烯上市企業(yè)不斷發(fā)展，龍頭企業(yè)有望逐步顯現。在企業(yè)數量方面，我國石墨烯產業(yè)在業(yè)企業(yè)數從2013年的3339家增長至2022年的12268家。

2013-2022年我國石墨烯產業(yè)在業(yè)企業(yè)數統(tǒng)計

注：1）僅統(tǒng)計關鍵字為“石墨烯”，且在存續(xù)期的企業(yè)

2）統(tǒng)計截至2022年2月21日

3）統(tǒng)計企業(yè)所屬行業(yè)為“制造業(yè)”“科學研究及技術服務”

資料來源：企查查、智研咨詢整理

隨著近年來石墨烯應用場景不斷豐富與制備技術不斷成熟，逐步與各個領域進行融合發(fā)展，出現許多了新興產業(yè)，開辟了新的市場。石墨烯行業(yè)從技術驅動轉變?yōu)閼抿寗?，迎來發(fā)展新趨勢，未來發(fā)展前景較好。據統(tǒng)計2016年我國石墨烯材料市場規(guī)模為9560萬元，2021年我國石墨烯材料市場規(guī)模增長至54575萬元。

2016-2021年我國石墨烯材料市場規(guī)模走勢

資料來源：智研咨詢整理

四、產業(yè)鏈及發(fā)展現狀分析

石墨烯產業(yè)鏈上游的原料為石墨，中國是全球最大的石墨生產國，但可開采儲量僅為全球第二，占世界總儲量的25%，靜態(tài)可開采年限僅為116年，在全球主要的石墨生產國中，僅高于挪威。但中國是全球天然石墨的主要供給國，中國天然石墨全球供給占比超過70%，為全球天然石墨下游市場發(fā)展創(chuàng)造了可觀的資源供給。

石墨烯行業(yè)產業(yè)鏈

資料來源：智研咨詢整理

2013-2021年中國天然石墨產量

資料來源：USGS

中國石墨礦床主要分布于華北地塊、揚子地塊周緣、天山—興蒙造山帶和秦祁昆造山帶，石墨礦產地分布廣泛，礦石種類齊全，以晶質石墨為主，隱晶質石墨為次，而儲量又相對集中于少數成礦最有利的地區(qū)。根據資源儲量的多少，晶質石墨礦床依次分布于黑龍江、山東、內蒙古、山西、河南、四川、湖北和陜西等省，隱晶質石墨礦床主要分布于內蒙古、湖南、廣東、吉林、陜西、山東和福建等省。

中國晶質石墨資源豐富，整體呈現東北多西南少的格局，截至2020年底，已探明晶質石墨資源儲量為5231.85萬噸，其中黑龍江、內蒙古和山東三省為晶質石墨礦主產地。

石墨烯下游應用主要分為兩個方面：第一是石墨烯粉體下游應用，第二是石墨烯薄膜下游應用。其中石墨烯粉體可應用在新能源電池、復合材料、鋰電池等方面，石墨烯薄膜可應用在柔性顯示屏和傳感器等方面。

我國石墨烯目前應用最廣泛的下游領域是新能源相關領域，是行業(yè)超高增長的主要驅動者。其中，石墨烯在防腐涂料、復合材料、生物傳感器等領域的應用也占額較多且備受關注，節(jié)能環(huán)保和電子信息柔性顯示領域也有一定的涉及，例如中國寶安主要專注于鋰電池材料方面，華高墨烯主要專注新能源超級電容方面，第六元素主要專注于復合材料等方面。

石墨烯下游行業(yè)分布格局

資料來源：智研咨詢整理

1、超級電容器

超級電容器是指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，它既具有電容器快速充放電的特性，同時又具有電池的儲能特性，是一種擁有高能量密度的電化學電容器，比傳統(tǒng)的電解電容容量高上數百倍至千倍不等。與蓄電池和傳統(tǒng)物理電容器相比，超級電容器的特點主要體現在功率密度高、循環(huán)壽命長、工作溫限寬、免維護、綠色環(huán)保等方面。但其缺點主要體現在能量密度低，僅為鋰離子電池30%左右（Wh/L），安全問題嚴重等方面。

石墨烯擁有良好的導電性、高密度和比表面積，是超級電容的理想材料。發(fā)展石墨烯基電極材料，有效減少石墨烯片層聚集和堆疊以獲得良好的體積比電容是構建新型石墨烯基超級電容器的關鍵。通過毛細管擠壓，二維氧化石墨烯薄膜可以轉變?yōu)榫哂旭薨櫛砻娴娜S石墨烯；通過添加表面活性劑可在一定程度上緩解石墨烯的堆疊；通過官能團修飾或者與導電聚合物、金屬氧化物和金屬氫氧化物形成二元或三元復合材料，利用材料之間的協(xié)同作用能提高其電容性能。如何有效發(fā)揮石墨烯基電極高比電容，實現電極材料與電極制備過程有效放大是今后石墨烯基超級電容器應用基礎研究的方向。

2021年我國超級電容器的市場規(guī)模176億元，其中交通運輸用超級電容器市場規(guī)模占比30.00%，工業(yè)用超級電容器市場規(guī)模占比16.61%，新能源用超級電容器市場規(guī)模占比47.93%，裝備等其他應用領域市場規(guī)模占為5.47%，2021年我國超級電容器消費市場結構如下圖所示：

超級電容器行業(yè)下游應用分布格局

資料來源：智研咨詢整理

2、傳感器

石墨烯是良好的化學傳感器制作材料。這個過程主要是通過石墨烯的表紅外光束激發(fā)等離子體面吸附性能來完成的，石墨烯化學探測器的靈敏度非常高。石墨烯獨特的二維結構使它對周圍的環(huán)境非常敏感。石墨烯是電化學生物傳感器的理想材料，石墨烯制成的傳感器在醫(yī)學上具有良好的靈敏性。

我國傳感器行業(yè)從50年代開始，隨著結構型傳感器以及固體型傳感器的出現與應用，國家意識到傳感器在產業(yè)界的重要地位，所以在1986年“七五”中將傳感器技術確定為國家重點攻關項目，自此打開了國內研究傳感器的實質發(fā)展階段，通過不斷推進研發(fā)，目前已經形成較為完整的傳感器產業(yè)鏈。尤其是近年來，傳感器作為物聯網重要的組成部分，被提到了新的高度，催生研發(fā)熱潮，市場地位凸顯。

2014年中國傳感器市場規(guī)模為982.6億元，2021年達到了2928.9億元。近幾年我國傳感器行業(yè)市場規(guī)模情況如下圖所示：

2014-2021年中國傳感器市場規(guī)模

資料來源：智研咨詢整理

目前，我國傳感器的生產企業(yè)主要集中在長三角地區(qū)，并逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽和西安等中心城市為主的區(qū)域空間布局。其中，主要傳感器企業(yè)有接近一半的比例分布在長三角地區(qū)，其他依次為珠三角、京津地區(qū)、中部地區(qū)及東北地區(qū)等。

在傳感器市場中，流量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器所占比重較大。其中，流量傳感器約占21%，壓力傳感器占比19%，溫度傳感器占比也在10%以上。不過，位移傳感器、速度傳感器、電量傳感器、光纖傳感器以及新型傳感器等其他合計占比也接近一半。

傳感器細分產品占比

資料來源：智研咨詢整理

隨著市場中醫(yī)學，化學及可穿戴設備等方面對于石墨烯傳感器越來越多的需求，以及石墨烯薄膜制作成本逐步下降，石墨烯傳感器將越來越多地應用于市場中，發(fā)展?jié)摿薮蟆?

3、鋰電池

鋰電池導電劑的首要作用是提高電子電導率。導電劑在具活性物質之間、活性物質與集流體之間起到收集微電流的作用以減小電極的接觸電阻，提高鋰電池中電子的遷移速率，降低電池極化。此外，導電劑也可以提高極片加工性，促進電解液對極片的浸潤，從而提高鋰電池的使用壽命。常用的鋰電池導電劑可以分為兩類：第一類為傳統(tǒng)導電劑（如炭黑、導電石墨、碳纖維等），第二類為新型導電劑（如碳納米管、石墨烯及其混合導電漿料等）。

石墨烯作為新型導電劑，可以最大化地發(fā)揮導電劑等作用。這是由于其獨特的片狀結構，它與活性物質的接觸為點－面接觸而不是常規(guī)的點點接觸形式，這樣可以減少導電劑的用量，提升鋰電池容量，其改性效果遠高于天然石墨。但是由于其成本較高，具有阻礙鋰離子傳輸等弊端尚未完全被工業(yè)化應用。

2020年全球動力電池裝機量TOP10企業(yè)依次是寧德時代、LG能源、松下、比亞迪、三星SDI、SKI、中航鋰電、遠景AESC、國軒高科和億緯鋰能。對比2019年，寧德時代再次奪得冠軍實現四連冠，比亞迪保持第4，遠景AESC、國軒高科和億緯鋰能位列第8、第9、第10，而中航鋰電裝機猛增進入全球前十，排名第7；LG能源和SKI分別上升至第2和第6，三星SDI保持第5；松下則下滑至第3。

2020年全球動力電池裝機TOP10企業(yè)合計裝機量占全球動力電池裝機總量的92.78%，集中度進一步上升。

2020年全球動力電池企業(yè)分布格局

資料來源：智研咨詢整理

鋰離子電池為新型綠色環(huán)保電池，廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、PDA、助動車、攝像視聽器材等。鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負極板的二次電池。鋰離子電池根據電解質材料不同，可分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池兩種，目前液態(tài)鋰離子電池在鋰離子電池整體市場中占據絕大多數市場份額。鋰離子電池工作電壓高（3.2-3.7V）、比能量高（140Wh/kg）、無記憶效應、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長，是21世紀發(fā)展的理想電源，目前已在移動電話、攝像機、筆記本電腦、便攜式電器上大量應用，并開始向電動汽車及替代領域市場快速擴張。

從需求結構來看，隨著新能源汽車的持續(xù)發(fā)展，鋰離子電池產銷量迅速擴大，市場結構發(fā)生了顯著的變化，動力電池高速增長，儲能電池近幾年開始迅速增長，3C等其他領域受電動兩輪車，電動手工具等領域影響，也處于明顯的上升態(tài)勢，占比有所回升。2021年我國鋰電池出貨量達到198.23Gwh，相比于2020年增長率超過25%，發(fā)展態(tài)勢驚人。

2016-2021年鋰電池出貨量統(tǒng)計

資料來源：智研咨詢整理

隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，二次電池憑借可循環(huán)使用的優(yōu)勢，其在電池行業(yè)中占據明顯較大份額。鋰離子電池作為一種二次電池，其相比于鎳氫電池、鉛酸電池等傳統(tǒng)二次電池而言，在能量密度、循環(huán)次數等多個方面均具備明顯優(yōu)勢。正是由于鋰離子電池顯著的性能優(yōu)勢，近年來鋰離子電池在電池行業(yè)中的占比持續(xù)提升。中國及全球鋰離子電池規(guī)模高速增長。

五、發(fā)展現狀

石墨烯粉體是指利用物理或化學的方法將天然石墨石碾碎所形成的粉體，在多數情況下，石墨烯粉體是單層石墨烯和多層石墨烯的混合物；石墨烯薄膜是指利用化學氣相沉淀法制備的石墨烯，具體過程是將碳氫化合物甲烷、乙醇等通入到高溫加熱的金屬基底銅鎳表面，反應持續(xù)一定時間后對基底進行冷卻，冷卻過程中在基底表面便會形成數層或單層石墨烯。石墨烯薄膜在制備過程中的原材料主要涉及銅鎳金屬片和甲烷、乙醇等氫氧化合物，不需要石墨材料參與。

從市場占比來看，石墨烯粉體占據了中國石墨烯產品的絕大部分市場，且石墨烯粉體的部分應用已經實現了商用，例如鋰電儲能行業(yè)。而石墨烯薄膜多用于手機屏或柔性屏領域，由于技術尚未成熟，石墨烯薄膜的應用市場仍處于技術研發(fā)階段，市場份額相對較少。中國石墨烯行業(yè)中游與下游之間的協(xié)同發(fā)展趨勢明顯，下游應用范圍和場景的擴大將帶動中游石墨烯產量的提高，從而對整個行業(yè)的發(fā)展都起到助推作用。

1、石墨烯粉體

石墨烯粉體主要是以添加劑的形式和別的材料形成混合或者復合材料（除了導熱膜、超級電容器），讓這些混合或者復合材料具備石墨烯的力學、電學、熱學性能。石墨烯粉體可應用在材料學的各個領域，比如導電劑、超級電容、特種涂料、高效催化劑等。

石墨烯粉體應用領域

資料來源：智研咨詢整理

近年來，我國石墨烯產業(yè)化應用取得了一定進展，上下游產業(yè)鏈已初步打通、下游應用領域不斷拓展。2016年我國石墨烯粉體市場規(guī)模為8739萬元，2021年我國石墨烯粉體市場規(guī)模增長至49750萬元。

2016-2021年我國石墨烯粉體市場規(guī)模

資料來源：智研咨詢整理

我國主要石墨烯粉體企業(yè)一覽

資料來源：公司公告、智研咨詢整理

2、石墨烯薄膜

石墨烯由于其超強的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性以及高透光性和電子遷移率等優(yōu)點，因而被認為是制造膜材料的最佳材料之一。石墨烯薄膜在電子、光子及光電設備領域的應用范圍十分廣泛，極具發(fā)展前景。

石墨烯薄膜應用領域

資料來源：智研咨詢整理

石墨烯膜兼具高導熱性和超柔性的材料的問世,對柔軟電子器件的發(fā)展意義重大,從航空航天到智能手機,這種新型石墨烯膜展現出令人振奮的應用遠景。2016年我國石墨烯薄膜市場規(guī)模為821萬元，2021年我國石墨烯薄膜市場規(guī)模增長至4645萬元左右。

2016-2021年我國石墨烯薄膜市場規(guī)模走勢

資料來源：智研咨詢整理

我國主要石墨烯薄膜企業(yè)一覽

資料來源：公司公告、智研咨詢整理

石墨烯的研究與應用開發(fā)持續(xù)升溫，石墨和石墨烯有關的材料廣泛應用在電池電極材料、半導體器件、透明顯示屏、傳感器、電容器、晶體管等方面。鑒于石墨烯材料優(yōu)異的性能及其潛在的應用價值，在化學、材料、物理、生物、環(huán)境、能源等眾多學科領域已取得了一系列重要進展。

六、競爭格局

中國石墨烯行業(yè)正處于市場導入期，產品尚未成熟，行業(yè)利潤率較低，但市場增長率較高。預計隨著石墨烯制備技術的不斷突破和下游應用的不斷成熟，將進一步促進和推動石墨烯的應用發(fā)展及市場規(guī)模擴大。我國石墨烯產業(yè)鏈近年來已初步打通，上下游鏈條逐步完善，上游石墨礦開發(fā)技術不斷創(chuàng)新，中游石墨制備方法不斷改進，下游應用領域研發(fā)不斷拓展。正是由于產業(yè)鏈不斷發(fā)展，我國石墨烯市場規(guī)模有持續(xù)較快增長的趨勢。石墨烯作為“新材料之王”，目前大規(guī)模制備方式仍存在缺陷，下游應用領域仍未被開發(fā)完全，所以仍保有較大的發(fā)展?jié)摿Α?

目前我國已經形成京津冀魯、長江三角洲和珠江三角洲的三大聚合區(qū)，多地分布式發(fā)展的石墨烯產業(yè)格局。從整體石墨烯產業(yè)鏈布局來看，中游領域：近年以來，石墨烯粉體和薄膜的生產規(guī)模進一步擴大，石墨烯產業(yè)化趨勢日益強勁，多個石墨烯產業(yè)創(chuàng)新中心開始創(chuàng)立，例如常州第六元素、青島昊鑫、寧波墨西等多家企業(yè)已擁有國內領先的石墨烯粉體生產線；長沙暖宇新材料科技公司年產量100萬平方米的石墨烯膜生產線已開建，預計建成后將成為國內第二大石墨烯膜生產線。各地各種石墨烯制備技術不斷突破創(chuàng)新，下游應用產業(yè)化也逐步拓展。

石墨烯行業(yè)龍頭企業(yè)戰(zhàn)略布局

資料來源：公開資料整理

七、發(fā)展趨勢

從技術驅動到應?驅動，產業(yè)發(fā)展迎來新階段。?墨烯作為技術密集型的前沿新材料，前期產業(yè)培育以技術驅動為主，以“從上?下”的產業(yè)鏈發(fā)展模式為主，需?墨烯企業(yè)??尋找和開拓市場，不利于產業(yè)的快速健康發(fā)展。近年來，隨著?墨烯制備技術成熟化和產業(yè)應?多元化，?墨烯與各領域的融合持續(xù)深化，逐步由技術驅動轉變?yōu)閼?驅動。突如其來的新冠疫情，更是激發(fā)了?墨烯在醫(yī)療健康領域的新應?，開辟了新市場。此外，終端應?企業(yè)的參與度也越來越?，如華為、??紛紛在新機應??墨烯散熱膜。

從統(tǒng)籌發(fā)展到特?聚焦，區(qū)域格局逐步集聚化。隨著?墨烯產業(yè)發(fā)展逐步趨于理性，尤其各地?墨烯制造業(yè)創(chuàng)新中?建設穩(wěn)步推進，更注重特?化發(fā)展，有望形成定位清晰、各具特?、協(xié)同協(xié)調的區(qū)域發(fā)展格局。如江蘇省重點打造以新?代信息技術、航空航天裝備、海洋?程和?技術船舶、節(jié)能環(huán)保、新能源等關鍵領域需求為導向的?墨烯產業(yè)鏈；浙江省重點發(fā)展?向電動汽車、海洋?程、功能復合材料、柔性電?、電?信息等領域應?需求的?墨烯產業(yè)鏈；北京市依托科研優(yōu)勢，重點攻克?墨烯批量化制備及應?的通?技術；?東省則著重發(fā)展?墨烯新型顯?等產業(yè)集群。

從簡單相加到深度相融，相關產業(yè)發(fā)展協(xié)同化。?墨烯屬于技術、?才和資??度密集型的前沿新材料產業(yè)，只有跟下游應?深度融合，完全打開應?市場才能快速發(fā)展。?墨烯不僅與紡織鞋服、功能涂料、改性橡膠等傳統(tǒng)產業(yè)發(fā)展關系密切，同時與電?信息、航空航天、新能源、?物醫(yī)藥等戰(zhàn)略性新興產業(yè)的發(fā)展也緊密相關，形成“共?共融、協(xié)同發(fā)展”的產業(yè)?態(tài)?！?四五”期間，我國?墨烯產業(yè)將進?步發(fā)揮改造提升傳統(tǒng)產業(yè)、培育新興產業(yè)的功能，與相關產業(yè)深度融合發(fā)展，加速推動我國?墨烯產業(yè)化進程，催??批?速增長的?墨烯企業(yè)。

以上數據及信息可參考智研咨詢（yhcgw.cn）發(fā)布的《2022-2028年中國石墨烯行業(yè)市場調查研究及發(fā)展前景規(guī)劃報告》智研咨詢是中國領先產業(yè)咨詢機構，提供深度產業(yè)研究報告、商業(yè)計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業(yè)咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。