目前我國(guó)石墨烯市場(chǎng)呈現(xiàn)外資企業(yè)技術(shù)領(lǐng)先 國(guó)內(nèi)企業(yè)制造領(lǐng)跑的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)

• 洪前進(jìn) 2023年11月3日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 837 51
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過(guò)渡金屬氧化物在金屬元素不同氧化態(tài)之間的轉(zhuǎn)化過(guò)程中具有十分可觀的理論容量，但其獨(dú)立材料存在體積效應(yīng)大、電子傳輸速率低等問(wèn)題。如果將金屬氧化物的納米材料附著于石墨烯表面，則可以防止顆粒之間的團(tuán)聚，同時(shí)充分發(fā)揮石墨烯材料的比表面積優(yōu)勢(shì)和過(guò)渡金屬氧化物的高

目前國(guó)內(nèi)石墨烯全產(chǎn)業(yè)鏈布局已經(jīng)初見(jiàn)雛形，基本覆蓋了從制備及應(yīng)用研究到石墨烯產(chǎn)品生產(chǎn)，直至下游應(yīng)用的全環(huán)節(jié)。初步形成以北京為核心，東部沿海地區(qū)產(chǎn)業(yè)帶和內(nèi)蒙-黑龍江地區(qū)產(chǎn)業(yè)帶為集聚區(qū)，多地點(diǎn)狀分布式的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。

其中材料制備領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)約300多家，產(chǎn)品以石墨烯粉體和薄膜兩類材料為主，并且基本實(shí)現(xiàn)量產(chǎn);應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)超過(guò)600多家，覆蓋了防腐涂料、熱管理材料、儲(chǔ)能、電子顯示、大健康等多個(gè)領(lǐng)域。此外，還有一些技術(shù)服務(wù)、銷售、投資、檢測(cè)等企業(yè)，進(jìn)一步完善了石墨烯全產(chǎn)業(yè)鏈體系。

中研研究院《2023-2028年鋰電池負(fù)極材料行業(yè)深度研究報(bào)告》分析

石墨烯在全國(guó)范圍內(nèi)正呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展之勢(shì)。目前中國(guó)已經(jīng)基本形成以長(zhǎng)三角、珠三角和京津冀魯區(qū)域?yàn)榫酆蠀^(qū)，多地分布式發(fā)展的石墨烯產(chǎn)業(yè)格局。我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化勢(shì)頭強(qiáng)勁，多個(gè)具有石墨烯特色的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心已露雛形。尤其是長(zhǎng)三角地區(qū)，“東方碳谷”常州因其石墨烯相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高度集聚而備受關(guān)注，寧波有中科院寧波材料所作為支撐，外加上海高校與科研院扎實(shí)的科研能力，三地之間協(xié)同發(fā)展、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，石墨烯生產(chǎn)制備技術(shù)不斷取得突破，應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化步伐迅速。

目前市場(chǎng)化的石墨烯材料主要包括石墨烯粉體和石墨烯薄膜兩大類。目前國(guó)內(nèi)石墨烯年產(chǎn)能維持在3000噸左右，而需求量?jī)H為一百余噸，在汽車、紡織、軍工等方面實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用了商業(yè)化的應(yīng)用。石墨烯的應(yīng)用市場(chǎng)還有著進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的空間，石墨烯的前景十分廣闊。

圖表：2020-2022年中國(guó)石墨烯行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模分析

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華研究院

根據(jù)中研研究院《2023-2028年鋰電池負(fù)極材料行業(yè)深度研究報(bào)告》分析得知，隨著我國(guó)石墨烯下游新能源、新材料等應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，石墨烯需求量也隨之?dāng)U大，市場(chǎng)規(guī)模顯著增長(zhǎng)，2022年中國(guó)石墨烯行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到314億元，同比增長(zhǎng)18.49%。

由于下游應(yīng)用領(lǐng)域需求量的不斷擴(kuò)大，我國(guó)石墨烯企業(yè)主要分布在應(yīng)用領(lǐng)域，石墨烯作為技術(shù)密集型的前沿新材料，前期產(chǎn)業(yè)培育以技術(shù)驅(qū)動(dòng)為主，以“從上至下”的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式為主，需石墨烯企業(yè)自行尋找和開(kāi)拓市場(chǎng)，不利于產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展。

石墨烯用于鋰電負(fù)極材料：1.石墨烯直接作為鋰離子電池負(fù)極;2.石墨烯/SnO2復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極;石墨烯/Si復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極;石墨烯與Fe2O3、TiO2、Co3O4等復(fù)合作為鋰離子電池負(fù)極;3.負(fù)極導(dǎo)電添加劑。

鋰離子電池負(fù)極材料應(yīng)當(dāng)滿足氧化還原電位低且穩(wěn)定、可逆容量大、可形成致密穩(wěn)定SEI膜、對(duì)環(huán)境無(wú)毒害、制作成本低等條件。相對(duì)于正極材料，石墨烯在負(fù)極材料中的應(yīng)用研究更加廣泛深入。

石墨烯具有良好的導(dǎo)電性能，但其二維微觀結(jié)構(gòu)的易相互堆疊導(dǎo)致對(duì)石墨烯獨(dú)立電極材料的研究并不理想。主要表現(xiàn)為電池的倍率性能差、循環(huán)效率低等方面。Honma等制得的石墨烯可逆比容量在首次循環(huán)(50mA/g電流密度)中可以達(dá)到540mAh/g，但在多次循環(huán)后可逆比容量下降較快;而利用熱膨脹法獲得石墨烯在100mA/g電流密度首次循環(huán)時(shí)可以達(dá)到較高可逆比容量(1264mAh/g)，且在40次循環(huán)后仍可保持較高的可逆比容量。

目前石墨烯負(fù)極復(fù)合材料主要有：過(guò)渡金屬氧化物/石墨烯復(fù)合材料和石墨烯改性硅基材料等。這一類復(fù)合材料的研究方向是利用石墨烯材料的導(dǎo)電性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)輔助納米材料，改善其鋰離子傳輸速率，從而提高鋰離子電池的倍率性能，彌補(bǔ)原材料的缺陷和不足。

Si元素可用于鋰離子電池形成充電比容量極高的Li4.4Si，其放電電壓穩(wěn)定、自然儲(chǔ)量豐富的特點(diǎn)使其擁有極大的發(fā)展前景;但其在充放電過(guò)程中的體積變化嚴(yán)重，導(dǎo)致電池的循環(huán)效率較低。若用納米碳材料對(duì)Li4.4Si材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌?，則可減緩這種體積效應(yīng)帶來(lái)的影響。Yushin等利用CVD法將Si膜形成在石墨烯材料的表面，并用丙烯在高溫條件下進(jìn)行了碳包覆以增強(qiáng)其導(dǎo)電性，制得了一種Si/(G+C)復(fù)合材料，有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰-硅材料充放電過(guò)程中體積效應(yīng)的改善，增強(qiáng)了電池循環(huán)性能。但是這類材料的制備成本較高，材料也具有易燃的性質(zhì)，在安全方面具有一定的問(wèn)題，但可以看作是石墨烯復(fù)合材料改善原材料缺陷的典例之一。

過(guò)渡金屬氧化物在金屬元素不同氧化態(tài)之間的轉(zhuǎn)化過(guò)程中具有十分可觀的理論容量，但其獨(dú)立材料存在體積效應(yīng)大、電子傳輸速率低等問(wèn)題。如果將金屬氧化物的納米材料附著于石墨烯表面，則可以防止顆粒之間的團(tuán)聚，同時(shí)充分發(fā)揮石墨烯材料的比表面積優(yōu)勢(shì)和過(guò)渡金屬氧化物的高容量?jī)?yōu)勢(shì)，提高鋰離子的傳輸速率。

目前我國(guó)石墨烯市場(chǎng)呈現(xiàn)外資企業(yè)技術(shù)領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)企業(yè)制造領(lǐng)跑的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)石墨烯企業(yè)主要分為三個(gè)梯隊(duì)。其中第一梯隊(duì)是以貝特瑞、方大碳素、碳元科技、沃特新材料等龍頭上市企業(yè)為主，這類企業(yè)營(yíng)收規(guī)模較大，已經(jīng)擁有完整的石墨烯生產(chǎn)線并且實(shí)現(xiàn)規(guī)模化經(jīng)營(yíng);第二梯度以常州第六元素、二維碳素、寧波墨西、南京先豐納米吉倉(cāng)納米等企業(yè)為主，這類企業(yè)進(jìn)入行業(yè)較早，擁有較強(qiáng)的研發(fā)能力和全國(guó)范圍的銷售網(wǎng)絡(luò);第三梯隊(duì)的則是其他中小型石墨烯相關(guān)企業(yè)。

中國(guó)石墨烯行業(yè)呈現(xiàn)外資企業(yè)技術(shù)領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)企業(yè)制造領(lǐng)跑的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)。中國(guó)石墨烯行業(yè)集中度較高，龍頭企業(yè)壟斷態(tài)勢(shì)開(kāi)始凸顯。

石墨烯行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局中第一梯隊(duì)由貝特瑞、方大碳素、碳元科技、沃特新材料等營(yíng)收規(guī)模較大，已經(jīng)擁有完整的石墨烯生產(chǎn)線并且實(shí)現(xiàn)規(guī)模化經(jīng)營(yíng)的龍頭上市企業(yè)組成，該類公司在國(guó)內(nèi)國(guó)外均有較為成熟的銷售網(wǎng)絡(luò)，市占率較高。

第二梯隊(duì)主要常州第六元素、二維碳素、寧波墨西、南京先豐納米吉倉(cāng)納米等進(jìn)入行業(yè)較早，擁有較強(qiáng)的研發(fā)能力和全國(guó)范圍的銷售網(wǎng)絡(luò)的代表企業(yè)。該類企業(yè)依托國(guó)內(nèi)的政策支持，人才回流等紅利，有較強(qiáng)的研發(fā)能力，未來(lái)發(fā)展?jié)摿^大。

第三梯隊(duì)其他中小型石墨烯生產(chǎn)制造公司，該梯隊(duì)中企業(yè)較多，市占率均不高，競(jìng)爭(zhēng)格局較為分散。

中研研究院《2023-2028年鋰電池負(fù)極材料行業(yè)深度研究報(bào)告》分析

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