石墨烯产业发展概况Word文件下载.docx

1、下游是石墨烯的应用，主要包括半导体、柔性电子、 生物医药、环保等领域。总体来看，石墨烯产业的上中下游发展程度 不同。2.1.1石墨产业上游的石墨等产业发展较为成熟。首先，资源储量较大。据中国 地质调查局的报告， 中国是世界第二大石墨资源国， 石墨基础储量约 占世界总储量的33%，已查明资源储量 2.6 Xl08t，预测资源潜力 18.7 Xl08t，主要分布在黑龙江、内蒙古和山东等省区。从产量来看， 中国是世界第一大石墨生产国，2015年全国石墨产量达到86 Xl04t , 占世界总产量的 67.7% 。目前国内有石墨矿山 194 座，其中大型矿 山 40 座，中型 19 座，小型 135 座

2、，主要分布在内蒙古、 黑龙江、 河北、山东、湖南及四川等地。中国同时也是世界上最大的石墨出口国和消费国， 2015 年出口 量为25.1 Xl04t ,占世界贸易量的79.0% ;消费量约为61.4 Xl04t , 占世界消费总量的 53.4% 。2.1.2石墨烯生产加工业石墨烯生产加工是产业链的中游， 目前中国从事石墨烯研发、 生 产和应用的相关企业数量超过 400 家，约占全球石墨烯从业企业总 量的 3/4 。典型的从业企业有江南石墨烯研究院、常州二维碳素科技 有限公司、上海南江集团 （ 技术由中科院宁波材料所提供 ）、中科重 庆绿色智能技术研究院等。 在企业的地理分布上， 北部以山东青岛

3、为 主，东部以江苏的常州、 无锡为主，南部以广东省的深圳、 东莞为主， 在中西部地区和东北各省份有零星的石墨烯从业企业， 但未形成产业 集群。从企业类型上看，目前将石墨烯作为主营业务的企业有近 70 家， 其中包括石墨烯粉体相关企业 50 多家，石墨烯薄膜相关企业 近 10 家。在石墨烯的生产技术方法上，采用微机械剥离法、化学气 相沉积法 （CVD） 、外延生长法等传统技术的企业较多，采用乙氧钠裂 解法和切割碳纳米管法等复杂技术的较少。 从企业规模上看， 目前从 事石墨烯生产的企业 80% 以上为中小型企业，年销售额多数在百万 元级别。不过已有一些上市企业开始涉足石墨烯产业。据初步统计， 截至

4、 2016 年 12 月，共有 18 家上市公司参与石墨烯产业链布局， 其中包括主板的东旭光电、力合股份、新华锦、方大碳素、中天科技 等 6 家公司，中小板的康得新、中科电气等 5 家企业以及创业板、 新三板第六元素、 二维碳素、凯纳股份、 华高墨烯等 7 家中小企业。 从企业盈利情况来看， 目前石墨烯生产企业的总体盈利能力很弱。 一 些宣称具备百吨年产能的生产企业， 企业产值和盈利能力远远没有 预期的高，多数企业处于亏损状态。根据 2016 年的企业业绩报告， 上半年常州第六元素材料科技股份有限公司净利润为 -1884.85 万 元，常州二维碳素材料净利润为 -938.74 万元，青岛华高墨

5、烯净利润 为 -314.5 万元。2.1.3下游应用业下游产业是石墨烯的应用领域。 石墨烯特殊的平面二维结构， 有 利于电子的传输，因而有多方面的应用。其可以作为导电添加剂，进 一步降低电池的内阻， 从而提高电池倍率性能和循环寿命； 可以作为 导热材料，对热导纤维和导热塑料等进行改性， 提升材料的散热能力； 可以用作新型导电油墨和塑料的主填充料， 调节导电油墨的电阻率和 附着性能；可在防腐漆膜中承担骨架作用，提高膜的抗腐蚀效能。另 外，石墨烯优异的抗静电、防辐射功能和溶胀性、吸湿性、抗菌性等 其他方面特性，使之可以为生物医用纺织材料、抗菌医用材料、柔性 传感器等提供新材料。目前来看，中国在复合

6、材料、锂电池、超级电容等方面的石墨烯 应用已开始起步， 而在柔性显示、 传感器、超级电容器、散热材料、 半导体器件及生物医药等领域的应用还处在探索阶段。 近两年来， 国 内一些科研机构在石墨烯材料的应用上取得了一些突破。 其中江南石 墨烯研究院等实现了石墨烯薄膜材料和现有 ITO 模组工艺线的对接， 在全球成功制成电容触摸屏手机样机； 中国科技大学利用石墨烯精确 快速筛选离子的功能， 制成用于海水淡化的石墨烯氧化薄膜； 中科院 上海硅酸盐所研制出氮掺杂有序介孔石墨烯， 用作高性能超级电容器 电极材料，使汽车只需充电 7s ，续航就能达到 35km ，等等。不过从整体来看， 中国石墨烯产业链还很

7、脆弱，完整的、成熟的 上下游产业链有待巩固。 目前，大部分从业企业把资金和精力都投在 石墨烯的材料生产上， 而下游应用集中于低附加值产品上， 一些高附 加值产品因为缺乏相关人才和技术，进展甚微。2.2技术与专利目前，国际上关于石墨烯的技术研究热点是导电性、导热性、制 备方法优化以及纳米材料制备等， 而中国的研究则集中在石墨烯制备、 石墨烯纳米材料及复合材料、 石墨烯在锂离子与太阳能电池电极材料 及光电器件等方面。中国的科研管理机构较为重视对石墨烯相关技术研究的资助。 从 2009 年开始，中国科学院、科技部、国家自然科学基金委等相继启 动了多个石墨烯研究项目，其中包括 863 计划课题“石墨烯

8、的控制 制备及其在光电领域的应用” 和 973 计划课题“石墨烯的可控制备、 物性与器件研究”，以及一系列的自然科学基金项目等。据统计，国 家自然科学基金委已陆续拨款超过 3 亿元，用于资助石墨烯相关基 础研究项目， 其中 2014 年资助石墨烯相关研究项目 385 项，2015 年资助石墨烯相关研究项目 396 项。在技术进步的同时， 中国石墨烯领域的专利申请也很火热。 根据 中国石墨烯产业技术创新战略联盟和中科院宁波材料技术与工程研 究所等联合发布的 2015 石墨烯技术专利分析报告 ， 截至 2015 年 4 月 3 日， 共检索到中国石墨烯专利申请 7955 件，其中发明 数量 769

9、0 件，实用新型 444 件，外观 1 件。从专利申请的国别看， 属于国内申请的有 7612 件，占 95.7% ；属于国外申请的有 343 件， 占 4.3% 。从专利申请主体看， 国内共有专利申请主体 1614 个，其 中包括 881 家企业（占比 54.6%） 、325 个大学（ 占比 20.1%） 、280 名个人（ 占比 17.3%） 和 128 家其他研究机构 （占比 7.9% ，含中科院 ） 但从专利归属看， 企业并不是专利申请最多的主体， 其中中科院占有 专利申请总量的 9.2%， 其他大学占有专利申请总量的 46.6% ，而 企业和个人只占专利申请总量的 38.5% 。从专利

10、分布领域看， 以石墨烯应用研究方面的专利申请为主， 共 5086 件。国内石墨烯应用研究主要集中在储能 （锂离子电池、超级 电容器、太阳能电池、燃料电池等 ）、复合材料 （ 催化剂、导电 / 导热 材料、吸波材料等 ）、电子信息 （透明导电薄膜、信息存储、光电器件 等）和传感器 （生物及化学传感器、 物理传感器 ）等八大领域，其中申请 量较多的主要有储能 （专利申请量 1432 件，占总申请量的 28%） 和复 合材料（专利申请量 1675 件，占总申请量的 33%） 。2.3产业政策中国政府在本世纪初提出要发展新能源、 新材料等七大战略新兴 产业。石墨烯作为新材料中的新贵，虽然产业刚起步，但

11、也受到了政 府主管部门的重视，出台了一些政策予以支持。 2012 年，工信部发 布新材料产业“十二五”发展规划 ，明确提到“积极开发纳米粉 体、纳米碳管、富勒烯、石墨烯等材料” ；2014 年， 国家发改委等 发布了关键材料升级换代工程实施方案 ，提出“到 2016 年，推 动新一代信息技术、 节能环保、 海洋工程和先进轨道交通装备等产业 发展急需的大尺寸单晶硅、 宽禁带半导体及器件、 新型平板显示玻璃、 石墨烯 等20种左右重点新材料实现批量稳定生产和规模应用”；2015 年， 工业和信息化部等部门联合下发关于加快石墨烯产业 创新发展的若干意见 ，提出“着力石墨烯材料高质量稳定生产，着 力石

12、墨烯材料标准化、 系列化和低成本化， 着力构建石墨烯材料示范 应用产业链，着力引导提高石墨烯材料生产集中度， 加快规模化应 用进程，推动石墨烯产业做大做强” ；2015 年， 国务院印发中国 制造 2025 ，提出“高度关注颠覆性新材料对传统材料的影响， 做好 超导材料、纳米材料、石墨烯、生物基材料等战略前沿材料提前布局 和研制。加快基础材料升级换代”等等。2.4标准体系俗话说，无规不立， 标准体系的完善对于一个产业的发展非常重 要。中国自 2014 年 9 月起正式开启石墨烯相关国家标准的制定工 作。2016 年 8 月 12 日，国家标准石墨烯材料的术语、定义及代 号预审查会在常州召开，

13、预计很快将会发布。 石墨烯材料的术语、 定义及代号 是中国第一项石墨烯国家标准， 规定了石墨烯材料领域 的核心术语及相关术语， 列举了石墨烯材料常见制备方法、石墨烯 材料常见检测与表征方法以及石墨烯材料产品代号， 适用于石墨烯材 料的生产、应用、检验、流通、科研等领域，对石墨烯产业发展将起 到积极的引导和规范作用，有利于产业健康发展。另外，由江南石墨 烯研究院主导起草的第一部石墨烯检测方法标准 石墨烯层数测定扫 描探针显微镜法 （草案 ）也已获得国家标准委立项。同时，一些有关 石墨烯的地方标准也已发布， 包括石墨烯三维构造粉体材料的检测 与表征方法、石墨烯三维构造粉体材料名词术语和定义 、石墨

14、烯 三维构造粉体材料生产用聚合物 、石墨烯三维构造粉体材料生产技 术和石墨烯三维构造粉体材料生产用高温反应炉的设计规范 等。三、石墨烯相关上市公司3.1东旭光电目前，东旭光电的石墨烯事业由副总经理王忠辉主管， 石墨烯的 产业化项目落地、资源整合、企业收购等也由其一手策划促成。从 2014 年至今，东旭光电的石墨烯产业布局脉络日渐清晰。2014 年，东旭光电与北京理工大学先后共同组建了石墨烯技术 研究院和北京旭碳新材料科技有限公司，致力于石墨烯在 ITO 透明 导电膜、散热膜、 锂电负极材料领域的应用研究。这也是东旭光电在 石墨烯领域的最初布局。 2016 年 3 月，东旭光电收购了一家拥有单

15、层石墨烯宏量制备技术和石墨烯基锂离子材料与电池制备技术的石 墨烯制备和应用企业上海碳源汇谷新材料科技有限公司。 2016 年7 月 8 日，又推出了全球首款石墨烯基锂离子电池产品“烯 王”。随后再推出第二款应用石墨烯基锂离子电池产品动力滑板 车。目前针对终端用户的“烯王”系列产品，基本上实现了小批量的 生产和销售，但尚未实现大规模生产。东旭光电旗下北京东旭华清有限公司，管理着“东旭泰州石墨 烯产业发展基金”和“东旭德阳石墨烯产业发展基金”，以多点布局、 分散投资的方式，来降低在石墨烯产业中的投资风险。3.2方大碳素2010 年 6 月公司收购成都炭素有限责任公司 100% 股权， 成 都炭素现

16、有 4000t/a 特种石墨生产线项目。 2010 年 11 月公司与 成都市政府签订战略合作投资建设协议书，在成都资阳工业发展区 设立方大科技产业园， 该园区占地 1200 亩，总投资金额约为 21.2 亿 元，总投资额中包含三个公司拟建项目： 在该园区内建立特种石墨生 产基地项目， 子公司成都蓉光炭素股份有限公司建设项目， 在该园区 建立新型炭材料研发中心项目。公司旗下拥有抚顺炭素有限责任公司、 成都蓉光炭素股份有限公 司、合肥炭素有限责任公司、成都炭素有限责任公司、抚顺莱河矿业 有限公司、 抚顺方大高新材料有限公司、 吉林方大江城碳纤维有限公 司、方大喜科墨（江苏）针状焦科技有限公司等十

17、余家子公司，形成 了前所未有的产业优势， 目前已成为中国最大、 世界前列的优质炭素 制品生产供应基地，国内唯一的涉核炭材料科研生产基地。公司炭素制品综合生产能力达到 23 万吨，原料生产能力 20.4 万吨，产品广泛应用于冶金、能源、化工、机械、医疗、生物等行业和高科技领域，畅销全国 30 个省、市、自治区，并远销世界五大洲40 多个国家和地区。公司拥有国际先进水平的炭素制品生产设备。 先后从美国、日本、 德国引进了电热混捏机、二次焙烧隧道窑、电极清理机、高压浸渍、 振动成型机等国际先进水平的关键性设备， 特别是从日本引进的全自 动配料、 40MN 立捣卧式压机设备，是当今世界最先进的大规格电

18、 极生产装备之一，还拥有国内先进水平的内串石墨化炉和 20000KVA 直流石墨化炉。3.3中科电气2016 年 8 月 22 日中科电气发布公告，公司以发行股份结合支 付现金的方式购买星城石墨 97.6547% 股权，收购国内负极材料排名 前五的星城石墨，从而成为纯正锂电负极材料标的。星城石墨专注锂电池负极材料研发生产十多年，技术积累雄厚， 石墨粉体加工技术国际先进，热处理工艺和石墨复合技术国内领先， 下一代的硅碳负极产品已经中试。 客户结构优质，与比亚迪、福斯特、 星恒电源、 浙江佳贝思等主要客户已建立长期稳定的合作关系， 尤其 是大客户比亚迪动力电池扩张规划宏伟， 对材料的需求逐渐上涨。

19、 公 司天然石墨产品在比亚迪供应链中占据较高比重。 利用动力锂电时代 的客户开发，星城石墨规模迅速提升，不断向第一梯队靠拢。3.4金路集团2013 年 9 月份，公司共同出资成立德阳烯碳高科公司，新公司 注册资本 10000 万元，其中公司与中科院金属研究所以共同拥有的 “石墨烯大量制备技术”各出资 2000 万元，各占注册资本的 20% ， 其余各方以现金出资。新公司拟实施年产 300 吨石墨烯项目，项目 分三期实施，每期建设年产 100 吨石墨烯产业化项目。 2013 年至 2015 年，实施第一期工程，建设年产 100 吨的生产装置及配套设施， 三至五年时间，实施第二，三期工程，形成年产

20、石墨烯 300 吨的生产能力 四、攀枝花石墨烯产业发展情况4.1石墨资源情况攀枝花石墨资源储量大， 开采条件好， 石墨初步查明资源储量约 3000 万吨，占全国的 13% 左右，根据四川省国土资源厅组织完成 的四川省石墨矿产资源潜力评价报告 ，预测攀枝花市可新增石墨 资源量 3800 万吨，累计资源量约 6800 万吨。目前攀枝花市石墨资源主要分布在仁和区和盐边县， 其中仁和区 石墨查明资源储量约 1600 万吨，包括中坝乡石墨矿区 1555.21 万 吨、大田镇三大湾石墨矿点 4.65 万吨等，4.1.1攀枝花石墨资源禀赋及特性评价1、矿体特征。攀枝花石墨矿床含矿岩系属前震旦系会理群大田 组

21、地层，在矿区范围内含矿岩系呈 “残留体 ”状产于混合花岗岩中。 主要岩性有含石墨白云母（绢云母）石英片岩、含石墨二云母石英片 岩、黑云母石英片岩和石墨矿体。2 、矿石结构。攀枝花石墨矿石主要结构较单一， 占 90% 以上者 为鳞片粒状变晶结构， 也见有少量的中一细粒齿状锒嵌变晶结构、 筛 状变晶结构、斑状变晶结构、交代假象结构、交代缝合线结构。3、矿石构造（ 1 ）片状构造。片状构造是矿石的主要构造， 占 90% 以上，绝 大多数矿石为此种构造。 片状矿物云母和石墨沿片理面平行排列呈连 续薄层定向分布，粒状或扁平状石英与片状矿物相间而定向分布。（ 2）片麻状构造。云母、石墨片状矿物在粒状石英间

22、呈定向断 续条带排列，分别聚集相间分布。（3）条带状构造。由颜色、矿物成分和结构不同的两种或两种 以上矿物，呈集合体分别相间连续定向排列成条带，一般条带宽 2mm 以上。由石墨、云母和石英组成深色条带，由云母、石英组成 浅色条带。 此种构造在矿石中也较普遍， 常成为品位较低的表内矿石 或表外矿石的构造。4.2 资源开采加工情况2015 年底，攀枝花共设置石墨矿矿权 4 个，其中探矿权 2 个， 采矿权 2 个，目前攀枝花有两家石墨矿采选企业， 均处于停产状态。1、探矿权（1）四川省攀枝花市仁和区中坝石墨矿勘探。位于仁和区中坝 乡中坝村，面积 3.46 平方公里，探矿许可证号 T514288 ，

23、探矿 权人为攀枝花市攀西石墨股份有限公司，有效期 2015 年 12 月 31 日至 2017 年 12 月 31 日。（2）四川省盐边县高家村铂、镍锰石墨矿详查。位于盐边县渔 门镇、惠民乡和仁和区同德镇交界处，勘查许可证号 T511265 ，面 积 58 平方公里，探矿权人为盐边县成宗矿业有限公司，有效期 2015 年 10 月 28 日至 2017 年 10 月 28 日。该探矿权前期主 要针对铂钯矿产资源进行勘查， 详查阶段预期提交一个石墨矿详查靶 区。田坪石墨矿位于该探矿权范围内，目前已完成详查工作，查明石 墨资源储量 739 万吨。2 、采矿权（ 1 ）攀枝花市攀西石墨股份有限公司中

24、坝石墨矿。位于仁和区 中 坝 乡 中 坝 村 ， 面 积 0.1003 平 方 公 里 ， 采 矿 许 可 证 号 C51120106069 ，采矿权人为攀枝花市攀西石墨股份有限公司， 有效 期 2011 年 2 月 12 日至 2016 年 2 月 12 日。截止 2012 年 底，采矿权范围内查明石墨资源储量 444.11 万吨，生产规模 6 万 吨/年，开采方式为露天开采， 采区回采率为 89% ，现处于停产状态（2）攀枝花市仁和区大田骨粉综合加工厂大田三道湾石墨矿。 位于仁和区大田镇银鹿村，面积 0.543 平方公里，采矿许可证号 C51120104656 ，采矿权人为攀枝花市仁和区大

25、田骨粉综合加工厂， 有效期 2011 年 1 月 18 日至 2018 年 5 月 28 日。截止 2012 年底，采矿权范围内石墨经济可采储量 3.439 万吨，生产规模 0.05 万吨/ 年，采区回采率为 80% ，现处于停产状态。4.3石墨产业、企业攀枝花市的石墨开采规模小， 与其他产区相比， 产品的种类和数 量都相差较远，且以初级产品为主，深加工应用产品进展缓慢。与全 国相比，无论是产品的种类和数量都相差很远， 而目前攀枝花市最大 的仁和区中坝石墨厂仅能生产中碳石墨 （ 4000t /a） 和高碳石墨 （ 20t /a） ，且产品售价都较低。由于存在资金、技术和思想观念的制约， 石墨加

26、工利用工作进展缓慢， 虽然产品供不应求， 但由于品种少产量 低，销售范围不广， 始终未能成为攀枝花市高附加值及出口创汇的拳 头产品。攀西石墨股份有限公司是在原联营股份。集体企业四川 省攀枝花市中坝石墨矿的基础上改建而成的私营股份制企业， 始建于 1984 年，是西南地区专业从事石墨开发、 生产、经营的股份制企业。 公司拥有全国第三大石墨原矿采矿权，能生产低碳、中碳、高碳石墨 粉共 5000 吨。在现有攀西石墨股份有限公司、 攀枝花石墨烯工程技术研究中心 的基础上，依托“中国西部石墨之都” ，借力“钒钛高新技术产业园 区”，与德阳烯碳科技有限公司、成都创威新材料有限公司、四川碳 世界科技有限公司

27、等四川石墨烯骨干企业紧密合作， 融入四川石墨烯 产业技术创新联盟，培育本地企业，引进外来投资，建立攀枝花市石 墨及石墨烯产业链， 使资源优势尽快转化为经济优势。 石墨烯材料的 生产要注重规模化、柔性化、智能化和绿色化。石墨烯材料生产线原 则上要进入化工园区， 将现有企业规划入园， 符合化工园区环保准入 条件和园区规划环评要求， 粉体生产线装置规模不低于 10 吨/ 年，薄 膜生产线能够连续自动转片。 鼓励石墨烯粉体制备与攀枝花天然石墨 资源开发有机结合。五、问题与风险石墨烯产业在中国已开始起步， 但是也存在不少问题， 给产业的 后续发展带来风险。5.1原料开采滥觞无序石墨是制备石墨烯的重要原料

28、，中国具有较大的石墨储量， 但 同时也有 190 多家石墨开采企业，每年开采晶质石墨和隐晶质石墨 过百万吨。由于各种原因，一些企业滥采乱掘、采富弃贫，导致大量 石墨资源浪费。 据中国石墨行业协会测算， 按照目前的开采方式和速 度，最多 20 年，国内已探明的石墨资源将消耗殆尽，届时中国将要 从国外高价进口石墨， 由石墨大国变成石墨贫国。 这给中国石墨烯产 业的后续可持续发展带来严重隐患。5.2技术研发良莠不齐中国虽然掌握世界石墨烯专利总量的近一半， 但与发达国家横向 比较，在技术研发方面还存在不少问题。一是基础研究多， 原始创新少。 目前国内对石墨烯的研究多集中 在电学、化学的基础领域， 其中

29、尖端原创成果稀少，绝大多数是在追 赶国外创新。二是技术侧重点的经济适用性差。 目前国内研究多集中在基础研 究领域，如 bottom-up 方法制备、 石墨烯在锂离子电池电极中的应 用、石墨烯复合材料等； 而欧美发达经济体的研究则主要集中在光电 器件、传感器、医药和环保材料等高端应用领域。相比之下，中国石墨烯技术研发成果的未来经济可期性较差。三是企业作为技术研发主体的责任没有体现。一个产业， 只有 当从业企业具备强大的研发实力时， 才有持续前进的动力。 可遗憾的 是，目前国内的石墨烯研究主体中， 大学和科研院所占绝大多数， 较多关注的是理论基础研究， 成果呈现出碎片化、同质化的现象。 真正具备研

30、发实力的企业只有深圳鸿海等少数几家， 但其掌握的专 利数量远少于 IBM 、英特尔、陶氏化学、通用、杜邦、东芝等跨国公 司。在未来的世界产业科技竞争格局中，中国企业明显处于下风。5.3产业发展秩序紊乱中国的石墨烯从业企业超过百家，但与海外三星、IBM、诺基亚、 英特尔、陶氏化学等大公司推动石墨烯材料产业化应用不同， 中国的 从业企业主要将石墨烯材料作为添加剂使用， 是对传统产业进行修补。 目前国内真正能规模化量产单层石墨烯的企业不到 10 家， 一些企 业和机构出于通过资本炒作获得收益的投机心理， 一味夸大行业的 产能和产值， 造成市场盲目跟风。 另有一些企业将单层和多层混为一 谈， 把厚度远远超过 10 个原子层的石墨烯微片