石墨烯项目可行性研究报告-2020年化学新材料重点项目
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石墨烯可行性研究报告石墨烯是由一个碳原子层构成的二维晶体材料,具有许多独特的物理和化学性质,因此被广泛认为是未来材料科学的重要发展方向之一。
本报告旨在评估石墨烯的可行性,并探讨其在各个领域的应用潜力。
首先,本报告将介绍石墨烯的制备方法和性质。
石墨烯可以通过机械剥离、化学气相沉积和还原氧化石墨等多种方法制备,其中机械剥离法是目前广泛应用的方法。
石墨烯具有极高的导电性和热导性,在室温下的载流子迁移率甚至可以达到几千平方厘米每伏秒,且具有优异的强度和弹性模量。
此外,石墨烯还具有出色的光学和光电性能,可在宽波段内吸收光线,并产生强烈的拉曼散射峰。
接下来,本报告将重点讨论石墨烯在电子器件、能源存储、传感器、纳米复合材料和生物医学等领域的应用潜力。
在电子器件方面,石墨烯可以用于制作高性能的晶体管和逻辑电路。
由于其高导电性和高迁移率,石墨烯颇有望在下一代电子器件中取代硅材料。
在能源存储方面,石墨烯可以用作电池和超级电容器的电极材料,具有高能量密度和长寿命的优点。
此外,石墨烯还可以应用于传感器领域,例如压力传感器、湿度传感器和气体传感器等。
在纳米复合材料方面,石墨烯可以与其他材料结合,形成具有优异性能的复合材料,用于强化材料的力学性能和电子性能。
在生物医学方面,石墨烯具有优异的生物相容性和生物成像性能,可用于药物传递和肿瘤治疗等应用。
最后,本报告将总结石墨烯的优势和挑战。
虽然石墨烯具有许多出色的性质和广泛的应用潜力,但其制备成本高、大规模生产困难等问题仍然存在。
此外,由于其极薄的结构和高活性,石墨烯易受到环境条件的影响,容易被氧化和损坏。
因此,石墨烯的可行性研究还需要进一步探索和改进。
综上所述,石墨烯具有巨大的应用潜力,可以在多个领域发挥重要作用。
然而,还需要进一步研究和发展来解决其制备和稳定性等问题,以实现其商业应用和产业化。
石墨烯可行性研究报告-石墨烯可行性研究报告(一)近年来,石墨烯作为一种新型材料,引起了全球各界的极大关注。
其独特的结构和出色的性能,使得石墨烯在许多领域都具备广阔的应用潜力。
本文将从石墨烯的制备与性质、应用领域以及产业化实施等方面进行探讨,旨在评估石墨烯的可行性。
首先,我们来了解一下石墨烯的制备与性质。
石墨烯是由碳原子构成的二维蜂窝状结构,具有高度的导电性、高强度和优异的热稳定性。
目前,石墨烯的制备主要通过机械剥离法、化学气相沉积法和还原氧化石墨烯等方法实现。
石墨烯具备优异的导电和导热性能,使得其在电子器件、纳米传感器以及能源存储等领域具备广泛的应用前景。
其次,我们探讨石墨烯的应用领域。
石墨烯作为一种材料,被广泛应用于电子器件的制备中。
由于石墨烯具备高度的导电性和透明性,因此可以被用于制备柔性显示器、透明导电薄膜等器件。
此外,石墨烯还被应用于纳米传感器的制备中,可以用于检测环境污染物、生物标记物等。
在能源存储领域,石墨烯可以用于超级电容器、锂离子电池等能源存储器件的制备,提高其性能。
除此之外,石墨烯还具备良好的机械性能和耐腐蚀性,使得其在复合材料、涂料以及防腐蚀材料等领域具备潜在的应用价值。
最后,我们对石墨烯的产业化实施进行评估。
虽然石墨烯具备广阔的应用前景,但目前在产业化实施方面仍然存在一些挑战。
首先,石墨烯的制备成本相对较高,制备工艺还需要进一步优化,以提高其产业化的可行性。
其次,石墨烯在大规模生产中面临着一些困难,如难以获得大面积、高质量的石墨烯材料。
此外,石墨烯的应用标准和监管仍不完善,需要建立相关的规范和标准。
为了推动石墨烯产业化的发展,需要政府、企业以及科研机构的共同努力,加大研发投入和合作力度,以提高石墨烯的制备工艺、降低生产成本,促进其在各个领域的应用。
总之,石墨烯作为一种新兴材料,具备着广阔的应用前景。
本文从石墨烯的制备与性质、应用领域以及产业化实施等方面进行分析和评估,揭示了石墨烯的可行性。
石墨烯项目可行性研究报告模板一、项目背景石墨烯是一种由碳原子形成的单层二维晶体结构,具有优异的电子、热导和机械性能,被广泛认为是未来材料领域的重要革命性材料。
石墨烯具有广阔的应用前景,包括电子器件、能源存储、生物医学、传感器等领域。
二、市场需求分析1.电子器件领域:石墨烯作为半导体材料具有优异的电子性能,能够制作超高速晶体管和存储器。
由于市场对更小、更快、更节能的微型电子产品的需求不断增加,石墨烯在此领域具备巨大潜力。
2.能源存储领域:石墨烯在电池和超级电容器中的应用前景广阔。
由于石墨烯具有高电导性和大比表面积,能够显著提高能量存储密度和充放电效率,满足人们对高能量密度和快速充电的需求。
3.生物医学领域:石墨烯在药物传递、基因治疗和组织工程等方面具有巨大潜力。
石墨烯具有高度生物相容性和生物降解性,能够用于高效的药物递送,并在治疗癌症等疾病方面发挥重要作用。
4.传感器领域:石墨烯具有超高的灵敏度和响应速度,能够用于制作高灵敏度的传感器。
例如,利用石墨烯制作的压力传感器具有高度的准确性和稳定性,可以应用于医疗监测和环境检测等领域。
三、技术可行性分析1.制备工艺:目前,有多种方法可以制备石墨烯,包括机械剥离、化学气相沉积和化学剥离等。
随着制备方法的不断改进,石墨烯的质量和制备效率也在不断提高。
2.材料稳定性:石墨烯在常温下具有良好的稳定性,可以满足大部分应用的需求。
然而,考虑到石墨烯在空气中的氧化问题,可能需要在特殊环境下进行制备和应用。
3.生产成本:目前,石墨烯的制备工艺仍处于研究和发展阶段,产业化生产的成本仍较高。
然而,随着技术的进一步成熟和规模化生产的实现,石墨烯的生产成本将逐渐降低。
4.产业支持:许多国家和企业已经投入大量资金和人力资源用于石墨烯的研发和应用。
目前,全球范围内已经建立起了一定的石墨烯产业化基础,为项目的实施提供了有力的支持。
四、可行性分析结论1.市场需求大:根据各个应用领域的市场需求分析,石墨烯具有巨大的市场潜力。
石墨烯项目可行性报告一、项目背景近年来,石墨烯作为一种新兴材料引起了广泛的研究和应用关注。
石墨烯由一层二维碳原子构成,具有出色的导电、导热和力学性能,且具有极高的柔韧性和透明度,被认为是未来科技领域的重要材料。
因此,开展石墨烯项目具有重要意义。
二、项目目标本项目旨在建立一条石墨烯生产线,实现大规模、高效率的石墨烯材料的生产和销售。
具体目标如下:1.建立稳定的石墨烯生产工艺,实现高纯度、高质量的石墨烯材料的制备;2.实现石墨烯的规模化生产,提高生产效率和降低生产成本;3.开拓市场,推广应用石墨烯材料,寻找合作伙伴,扩大销售渠道;4.提高石墨烯的加工技术和应用水平,开发石墨烯相关产品。
三、市场分析石墨烯作为一种新兴材料,具有广泛的应用前景。
目前,石墨烯在电子、能源、材料、生物医药等领域已经取得了一些重要的突破和应用,同时也存在许多未开发的应用领域。
根据市场调研数据显示,石墨烯市场正处于快速增长阶段,预计未来几年石墨烯市场规模将呈现指数级增长。
因此,石墨烯项目具有良好的市场前景和发展空间。
四、技术可行性分析石墨烯的制备是关键技术,目前有多种制备方法,如机械剥离法、氧化石墨还原法、化学气相沉积法等。
各种制备方法具有各自的优缺点和适用范围,因此需要选择合适的制备方法进行生产。
当前,石墨烯的制备技术已经成熟,具备大规模生产的技术条件和可行性。
五、经济可行性分析石墨烯项目的经济可行性主要体现在两个方面:生产成本和销售收入。
石墨烯的制备成本主要受原材料、设备投资和工艺参数等因素的影响。
随着技术的不断发展和成熟,制备成本逐渐下降。
而销售收入方面,由于市场需求的持续增加,石墨烯的价格也在逐步上涨。
因此,综合考虑生产成本和销售收入,该项目具有一定的经济可行性。
六、风险分析1.技术风险:石墨烯的制备技术尚处于相对初级阶段,可能存在生产工艺不稳定、产品质量不一致等问题,需要进一步完善工艺流程和质量控制体系。
2.市场风险:石墨烯的市场需求和应用前景尚处于探索阶段,市场规模和市场占有率存在一定的不确定性,需要及时了解市场情况,灵活调整销售策略。
石墨烯生产建设项目可行性研究报告范文石墨烯是一种具有广泛应用前景的新型材料,具有优异的导电性、热传导性和机械性能,被广泛用于电子、能源、医疗等领域。
为了进一步推动石墨烯产业的发展,进行石墨烯生产建设项目的可行性研究是必要的。
本文将对石墨烯生产建设项目进行可行性研究。
一、项目概述1.1项目背景和意义石墨烯是一种由石墨层堆叠而成的单层碳材料,具有独特的电子结构和物理特性。
它拥有很高的电导率和热导率,并且非常轻薄。
石墨烯可以应用于光电器件、传感器、储能材料等领域,具有广阔的市场前景。
因此,建设石墨烯生产项目具有重要的意义。
1.2项目规模和建设内容该项目计划建设一个年产500吨石墨烯的生产线。
主要建设内容包括石墨烯生产设备的采购和安装、原材料供应链的建设以及生产工艺流程的优化。
二、市场分析2.1市场需求石墨烯的应用领域广泛,市场需求量大。
电子行业是石墨烯的主要应用领域,其他领域如能源、医疗、材料等也有不错的市场需求。
随着科技的发展和人们对新材料的需求增加,石墨烯市场需求将进一步提升。
2.2市场竞争目前,国内外石墨烯生产企业较多,竞争较为激烈。
国内企业在技术上相对滞后,但具有成本优势;国外企业技术先进,品牌知名度较高。
在市场竞争中,项目需要通过技术创新和市场营销来提升市场竞争力。
三、技术方案3.1生产工艺路线项目采用化学气相沉积(CVD)法作为主要生产工艺路线。
该工艺具有工艺成熟、生产效率高等特点。
3.2设备选择在设备选择上,项目需要选购具有高生产效率和稳定性的石墨烯生产设备。
同时,还需考虑设备的生命周期成本和后期维护保养问题。
四、经济效益分析4.1投资规模和资金筹措该项目总投资约1000万元,资金筹措主要通过银行贷款、股权融资等方式。
4.2盈利预测根据市场需求和对竞争对手的分析,项目初期年销售收入预计为1000万元,年利润预计为200万元。
4.3投资回收期和财务评价根据项目投资规模和盈利预测,项目的投资回收期预计为5年。
石墨烯材料项目可行性研究报告石墨烯材料项目可行性研究报告一、项目概述石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料,具有出色的物理和化学性能,如高导电性、高强度、高热导率以及优良的化学稳定性。
由于其独特的性能,石墨烯材料在许多领域具有广阔的应用前景,包括电子设备、能源存储和转换、复合材料、生物医学等。
本项目旨在研究和开发石墨烯材料,以满足不同领域的市场需求。
二、市场分析1、石墨烯市场现状:随着科技的不断进步,石墨烯材料的应用范围逐渐扩大。
全球石墨烯市场呈现出快速增长的趋势,预计未来市场规模将继续扩大。
2、市场需求:在电子设备领域,石墨烯可用于制造高性能晶体管、触摸屏和传感器;在能源存储和转换领域,石墨烯可应用于电池、超级电容器和太阳能电池板;在复合材料领域,石墨烯可与其它材料结合,提高材料的力学性能和热导率;在生物医学领域,石墨烯可被用于药物传递、生物成像和肿瘤治疗。
3、竞争情况:目前,国内外已有许多企业涉足石墨烯材料的研发和生产。
国内代表性企业包括中国石油、中国化工、华为、中兴等。
国外企业包括三星、诺基亚、英特尔等。
三、技术可行性1、技术来源:本项目将采用化学气相沉积法(CVD)和液相剥离法(液相剥离法)等成熟的技术制备石墨烯材料。
2、技术团队:本项目将组建专业的技术团队,包括材料科学家、工程师和研发人员。
团队成员具有丰富的石墨烯材料研发经验,能够确保项目的顺利进行。
3、技术方案:本项目将采取多途径的技术方案,针对不同的应用领域和市场需求,开发和优化石墨烯材料的性能。
同时,通过技术研发和创新,努力缩小与国际先进水平的差距。
四、经济可行性1、成本分析:根据项目预算,石墨烯材料的制备成本主要包括设备投入、原材料成本、人工费用等。
通过优化工艺流程和提高设备利用率,有望降低生产成本。
2、收益预测:根据市场调研和预期市场份额,预计本项目的年销售额可达数千万元。
随着技术的进步和市场的扩大,收益还将持续增长。
3、投资回报周期:根据收益和成本分析,预计本项目的投资回报周期为3-5年。
石墨烯生产项目可行性研究报告石墨烯是一种具有单层碳原子结构的二维材料,具有非常独特的物理和化学性质,被广泛认为是21世纪最具发展潜力的材料之一、石墨烯的广泛应用领域包括电子器件、能源储存、传感器、复合材料等,因此石墨烯生产项目具有巨大的市场潜力。
本报告旨在进行石墨烯生产项目的可行性研究。
一、市场需求分析石墨烯作为一种新型材料,具有广阔的应用前景。
目前市场上对石墨烯的需求逐渐增加,但供应量有限,因此该项目的生产和销售具有较大的市场空间。
二、技术可行性分析石墨烯的生产主要有两种方法:机械剥离法和化学气相沉积法。
根据项目规模和经济效益考虑,建议采用化学气相沉积法进行石墨烯的生产。
该方法具有操作简单、生产成本低等优势,且石墨烯的纯度和质量相对较高。
三、项目投资与回报分析项目的投资主要包括设备采购、生产建设和运营资金等方面。
根据初步估算,项目总投资约为XXX万元。
通过市场调研和价格预测,预计项目年销售额约为XXX万元,可达到盈利状态。
根据项目的投资回收期、净利润率等指标分析,项目的投资回报是可行的。
四、风险与对策分析1.市场风险:石墨烯市场尚处于初级发展阶段,市场需求存在不确定性。
项目团队需密切关注市场动态,灵活调整生产和销售策略。
2.技术风险:石墨烯生产技术尚不成熟,存在生产工艺和设备等方面的风险。
项目团队应加强技术研发和引进,保证生产的稳定性和质量。
五、环境与社会影响评价石墨烯生产项目对环境的影响较小,主要是生产过程中的废水、废气等排放。
项目应严格按照环保要求进行生产,并做好减排和治理工作,以减少对环境的负面影响。
同时,项目应重视员工的工作环境和权益保护,落实社会责任。
六、项目可行性总结通过对石墨烯市场需求、技术可行性等方面进行综合分析,本石墨烯生产项目具备一定的可行性。
尽管存在一定的市场和技术风险,但项目团队通过科学的市场调研和先进的生产技术,可以实现项目的良好经济效益和社会效益。
同时,项目在环境和社会影响方面应严格遵守相关要求,保证项目的可持续发展。
石墨烯材料可行性研究报告一、研究背景和意义石墨烯是一种薄如蜘蛛丝的二维碳材料,由碳原子以蜂窝状排列而成,具有出色的导热和导电性能、高的柔韧性和强度等优异特性。
自2004年被发现以来,石墨烯就被认为是一种具有革命性潜力的新材料,有望应用于电子设备、能源储存、传感器、生物医学等领域,并被誉为“未来材料之王”。
然而,石墨烯的产业化应用一直受到一些技术和经济问题的制约,研究石墨烯材料的可行性对于探索这种材料的应用潜力,推动石墨烯相关产业的发展具有重要的意义。
二、研究内容和方法本研究旨在探讨石墨烯材料的可行性,并提出相关建议。
研究内容主要包括以下几个方面:1. 石墨烯的性能分析:对石墨烯的导热、导电、强度、柔韧性等性能进行定量分析;2. 石墨烯的制备技术分析:分析目前石墨烯的制备技术,包括机械剥离、化学气相沉积、化学氧化还原法等;3. 石墨烯的应用领域分析:探讨石墨烯在电子设备、能源储存、传感器、生物医学等领域的应用潜力;4. 石墨烯的产业化技术研究:研究如何把石墨烯的优秀性能转化为实际应用,并推动其产业化。
研究方法主要包括文献综述、实验分析和数值模拟等。
三、石墨烯的性能分析1. 导热性能:石墨烯的导热系数非常高,可以达到5000-5300 W/mK,是铜的几倍甚至数十倍。
这种优良的导热性能使得石墨烯可以应用于高效散热的领域。
2. 导电性能:石墨烯是一种优秀的导电材料,电阻率仅为6.7×10^-6Ω·cm,远远低于铜和铝。
这种优异的导电性能使得石墨烯在电子设备领域具有广阔的应用前景。
3. 强度和柔韧性:石墨烯的强度非常高,达到130 GPa以上,而且具有极高的柔韧性,可以弯曲和变形而不破裂。
这些优秀的性能使得石墨烯在材料强度和轻量化方面具有优势。
四、石墨烯的制备技术分析1. 机械剥离法:是一种比较简单的制备石墨烯的方法,通过将石墨晶体剥离成单层石墨烯。
但这种方法的产率较低,且不适用于大规模生产。
石墨烯项目可行性研究报告(一)引言概述:石墨烯作为一种具有极高导电性和导热性的新材料,近年来备受关注。
本报告将对石墨烯项目的可行性进行深入研究,以明确该项目的潜在市场和技术挑战。
通过对石墨烯材料的特性分析、市场需求研究和技术难题评估,我们旨在为投资者和决策者提供有力的支持与建议。
正文:一、石墨烯材料的特性分析1.石墨烯的结构与成分2.石墨烯的导电性和导热性研究3.石墨烯的机械强度与稳定性评估4.石墨烯的透明度和柔韧性研究5.石墨烯的化学反应性和腐蚀性分析二、石墨烯市场需求研究1.全球石墨烯市场规模及预测2.石墨烯在电子领域的应用前景3.石墨烯在能源领域的潜在市场4.石墨烯在医疗健康领域的需求情况5.石墨烯在材料科学中的潜力与机遇三、石墨烯项目的技术挑战评估1.石墨烯生产过程的可行性研究2.石墨烯质量控制与标准化的技术难题3.石墨烯与其他材料的复合研究4.石墨烯在纳米电子器件中的应用难题5.石墨烯的可持续生产与环境影响评估四、石墨烯项目的经济可行性分析1.石墨烯生产成本与盈利模式研究2.石墨烯市场竞争与供需分析3.石墨烯产业的发展前景与投资回报预测4.石墨烯项目的风险与不确定性评估5.石墨烯项目的可持续发展与社会效益分析五、石墨烯项目的可行性建议1.在石墨烯生产过程中加强质量控制与标准化2.提升石墨烯应用技术研发与创新能力3.积极拓展石墨烯的应用领域与市场渠道4.加强石墨烯产业链的合作与协同创新5.建立石墨烯项目的可持续发展战略与政策支持总结:通过对石墨烯项目的可行性研究,我们认为石墨烯在未来具有广阔的市场前景和应用潜力。
然而,石墨烯的生产与应用仍面临许多技术挑战和经济难题。
为确保项目的成功与可持续发展,建议在生产过程中加强质量控制与标准化,提升石墨烯应用技术研发与创新能力,并积极拓展石墨烯的应用领域与市场渠道。
同时,推动石墨烯产业链的合作与协同创新,建立可持续发展战略与政策支持,将有助于石墨烯行业的快速发展和持续进步。
石墨烯项目可行性研究报告石墨烯是一种新兴的材料,具有许多独特的物理和化学性质。
它是由单一层的碳原子组成,是二维的蜂窝结构。
相比传统材料,石墨烯具有更好的导电性、高强度、高导热性和高透明性等特点,被认为是未来材料领域的重要突破口。
本文将对石墨烯项目的可行性进行研究。
一、市场需求分析石墨烯在电子、能源、材料、生物医药等领域具有广泛的应用前景。
电子领域可以利用石墨烯的优异电子传输性能,制造更小、更快、更高效的电子设备;能源领域可以利用石墨烯的高导电性和高导热性,研发高效的能源储存和传输系统;材料领域可以利用石墨烯的高强度和轻质特性,制造更强、更轻的材料;生物医药领域可以利用石墨烯的生物相容性和荧光特性,研究新型的药物传递系统和生物传感器。
二、技术可行性分析石墨烯的制备技术包括机械剥离法、化学气相沉积法、溶液剥离法等。
随着石墨烯制备技术的进步,越来越多的石墨烯可以以大规模、高质量的形式得到制备。
同时,石墨烯的加工技术也在不断提高,可以实现石墨烯的定向组装、缺陷修复等操作,为石墨烯的应用提供了更多的可能性。
三、成本效益分析目前,石墨烯的制备成本较高,主要是由于制备过程中存在的技术难题和原料成本较高所致。
然而,随着石墨烯技术的成熟和市场规模的扩大,石墨烯的制备成本有望下降。
另外,石墨烯的应用领域广泛,市场需求巨大,这也将帮助厂商通过规模效应降低生产成本,提高整体利润。
四、竞争环境分析当前,国内外有众多石墨烯相关企业和研究机构,参与了石墨烯项目的研发、生产和应用。
国际上,美国、英国、韩国等国家在石墨烯领域处于领先地位。
国内,石墨烯产业也取得了长足的发展,企业之间存在一定的竞争关系。
因此,石墨烯项目面临着较为激烈的竞争环境。
综上所述,石墨烯项目具有较高的可行性。
市场需求广泛,技术可行性较高,虽然成本较高,但随着技术进步和市场规模的扩大,成本有望降低。
同时,石墨烯项目也面临着激烈的竞争环境,需要与其他企业和研究机构竞争,但由于其独特的物理和化学性质,具有很大的发展潜力。
石墨烯项目可行性研究报告-2020年化学新材料重点项目编制单位:北京智博睿投资咨询有限公司石墨烯简介:性能出色的二维碳纳米材料石墨烯是2004年用微机械剥离法从石墨中分离出的一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,英文名为Graphene,为一层碳原子构成的二维晶体。
石墨烯与其他有机高分子材料相比,有比较独特的原子结构和力学特性,它的σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构,且每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键,因而具有优良的导电和光学性能。
石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130Gpa,是已知强度最高的材料之一,同时还具有很好的韧性,且可以弯曲,被誉为“新材料之王”、“黑金”。
石墨烯按照层数可分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯。
按照功能化形式可以分为氧化石墨烯、氢化石墨烯、氟化石墨烯等。
按照外在形态、又可分为片、膜、量子点、纳米带或三维状等。
石墨烯特点:具有优异的力学和光电热性能石墨烯具有超强导电性、良好的热传导性、良好的透光性、溶解性、渗透率、高柔性和高强度等出色的材料特性。
正因为这些性能,使它可应用领域非常广泛,主要集中在基础学科、新能源电池、柔性显示屏、传感器及复合材料等领域。
石墨烯产业链结构完善,下游应用领域广泛但仍需探索石墨烯材料本身表现出优异的性能,其下游应用领域非常广泛,可应用在电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面,且在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。
石墨烯上游为石墨、下游主要应用领域为新能源电池、涂料、柔性屏和传感器等领域。
石墨烯产业链原材料石墨储量居世界前列,需求有所下降石墨烯产业链上游的原料为石墨,中国是全球最大的石墨生产国,但可开采储量仅为全球第二,占世界总储量的25%,静态可开采年限仅为116年,在全球主要的石墨生产国中,仅高于挪威。
我国石墨资源储量与产量均占世界主要地位,在原料方面遥遥领先。
2016年全球天然石墨产量为115万吨,近两年全球天然石墨产量有所下降,2018年全球天然石墨产量在93万吨左右。
我国天然石墨产量在2018年达63万吨,占世界总产量的68%,另外人造石墨产量约为13.8万吨,石墨行业全球范围内产量减少,原材料供应相应减少,这需要对石墨烯中游制备提出更高的要求。
石墨烯制备方法多样,大规模量产难度较大石墨烯产业链中游主要为石墨烯的制备。
石墨烯的制备分为两种:(1)“自上而下”:从石墨块原材料出发,将单层或几层原子厚度的石墨烯层从石墨块中剥离出,例如“液相剥离法”、“机械剥离法”等;(2)“自下而上”:从碳原子或碳化合物分子结构出发,如CH4、C2H2等,利用晶体生长重新排列出石墨烯,例如“化学气相沉积法”、“小分子化学合成法”、“外延生长法”等。
不同制备方法获得的石墨烯在品质和成本上差异较大,与之相关的产品的适用领域也有一些差异。
石墨烯粉体主要由球磨剥离法、液相剥离法和氧化还原法等制备,其中氧化还原法制备的石墨烯粉体层数最少,是目前最常采用的方法。
石墨烯薄膜主要由气相沉积法和外延生长法等制备,其中化学气相沉积法可以制备大尺寸的石墨烯薄膜,是目前被认为最有希望实现石墨烯薄膜大规模制备的方法。
下游需求:应用领域不断拓展,市场规模持续增长全球石墨烯行业市场规模呈稳步增长态势。
2019年全球石墨烯行业市场规模为77亿美元,复合增长率为45.89%,据预测,未来两年石墨烯将保持约为20%的增速。
2016-2021年全球石墨烯行业市场规模及预测(亿美元)资料来源:中国经济信息社、国信证券经济研究所整理中国石墨烯市场规模近年来快速增长,2019年达163亿元,预计2020年将超过200亿元,年复合增长率约为60%。
近几年来看,中国石墨烯市场规模约占全球石墨烯总市场规模的30%,并有逐年提高的趋势。
2015-2020年我国石墨烯市场规模(亿元)资料来源:中国经济信息社、国信证券经济研究所整理石墨烯的研究与应用开发持续升温,石墨和石墨烯有关的材料广泛应用在电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面。
鉴于石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值,在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。
石墨烯应用领域及具体用途说明石墨烯下游应用主要分为两个方面:第一是石墨烯粉体下游应用,第二是石墨烯薄膜下游应用。
其中石墨烯粉体可应用在新能源电池、复合材料、锂电池等方面,石墨烯薄膜可应用在柔性显示屏和传感器等方面。
我国石墨烯目前应用最广泛的下游领域是新能源相关领域,是行业超高增长的主要驱动者。
2017年石墨烯在新能源超级电容与锂电池导电剂领域市场规模在50亿元左右,占全国市场份额的71.4%,其中,石墨烯在防腐涂料、复合材料、生物传感器等领域的应用也占额较多且备受关注,节能环保和电子信息柔性显示领域也有一定的涉及,例如中国宝安主要专注于锂电池材料方面,华高墨烯主要专注新能源超级电容方面,第六元素主要专注于复合材料等方面。
国内石墨烯应用领域市场规模占比结构超级电容器:解决充电时间长续航短瓶颈超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置,它既具有电容器快速充放电的特性,同时又具有电池的储能特性,是一种拥有高能量密度的电化学电容器,比传统的电解电容容量高上数百倍至千倍不等。
与蓄电池和传统物理电容器相比,超级电容器的特点主要体现在功率密度高、循环寿命长、工作温限宽、免维护、绿色环保等方面。
但其缺点主要体现在能量密度低,仅为锂离子电池30%左右(Wh/L),安全问题严重等方面。
石墨烯拥有良好的导电性、高密度和比表面积,是超级电容的理想材料。
石墨烯超级电容器因其优秀的材料特性,如导电性、高密度和大比表面积,与传统电池和传统电容器相比,在放电率、充电率和输出功率等方面均有显著提高,使其能新能源电池方面取得广泛应用。
全球石墨烯超级电容市场规模预计在2021年底达到0.84亿美元,到2030年全球石墨烯超级电容市场规模有望达到6.09亿美元,期间年复合增长率到23.9%。
而石墨烯超级电容器由于其重量轻,经久耐用,能大容量储能,缩短充电时间等优势,被交通运输、工业、新能源电池和装备等其他方面所欢迎。
亚太成为最大的区域市场,预计2021年占全球石墨烯超级电容市场的46%,到2030年持续增长,约占全球超级电容市场的50%。
欧洲和北美市场位列二、三,预测分别约占全球石墨烯超级电容市场的27%、18%。
中国、日本和韩国是石墨烯超级电容需求增长的主要国家,远高于北美和欧洲。
2021-2030年全球石墨烯超级电容市场规模分析预测(百万美元)由于国家政策支持,我国超级电容市场快速增长,从2010年的8.5亿增加到2019年的118亿元,同比增长30%,预测未来三年仍然保持将近30%的增长率,2020年预计可以达到150亿元水平,石墨烯渗透率也将达到5.5%左右。
2010-2020年中国超级电容器市场规模及预测(亿元)交通运输领域持续占据石墨烯超级电容器最大的市场份额。
目前我国超级电容的应用主要集中于交通运输、工业、新能源电池和其他方面。
超级电容的细分产品规模呈逐年上升趋势,考虑到石墨烯相比传统电容电池的高性能优势和未来良好的竞争性,可以认为石墨烯超级电容也会呈大量增长趋势,尤其是在交通运输和新能源方面。
交通运输和装备等领域对安全、轻便、清洁电池的需求会导致高功率和高能量密度电池的需求,最终推动石墨烯超级电容器市场的增长,尤其在电动车市场。
2014-2022年超级电容器细分产品规模及预测(亿元)石墨烯超级电容器将解决制约电动汽车发展的两大难题:充电时间长和续航里程短。
预计超级电容器可以多储存100倍的电能,比传统电池节省150倍的成本,并将电池废料堆环境的影响降低了5倍,充电周期可高达100万次。
石墨烯超级电容应用于动力锂电池行业是未来的发展趋势,共同组成新能源车的动力系统。
防腐涂料:热稳定和抗菌性能优势显著防腐涂料是指防腐涂料是指由底漆、中漆和面漆组成的具有防腐蚀功能的涂料,依据涂料应用领域的不同,可以分为常规防腐涂料和重防腐涂料。
我国防腐涂料市场巨大,并且规模还在逐年增长。
石墨烯防腐涂料相对于其他防腐涂料而言,在导电性、热稳定性、力学性能、抗菌性能等方面优势更为明显。
石墨烯由于其良好的导电性能和片状搭接阻隔性能,可以对氧和腐蚀介质起到屏蔽作用,降低了防腐涂层的渗透性能,从而提高涂层的防腐蚀性能。
中国防腐涂料发展较快,2019年,我国防腐涂料总产量535万吨,同比增长18.4%,占涂料总产量的22.2%。
在2010-2019年间,中国防腐涂料供给整体呈现增长较快增长趋势,仅2018年产量有所下滑。
重防腐涂料是石墨烯应用四大重点产业之一,应用前景非常广阔,需求逐年增加,带动石墨烯需求也不断增加。
我国重防腐材料占防腐涂料的70%,产量增长呈逐年上升趋势,2019年产量为374万吨,同比增长3.9%。
重防腐材料在2017年达到最高为389万吨,同比增长10.6%,居世界首位。
进入2018年,重防腐涂料产量轻微下滑,约为352万吨。
锂电池导电剂:需求支撑&成本下降行业高增速锂电池导电剂的首要作用是提高电子电导率。
导电剂在具活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用以减小电极的接触电阻,提高锂电池中电子的迁移速率,降低电池极化。
此外,导电剂也可以提高极片加工性,促进电解液对极片的浸润,从而提高锂电池的使用寿命。
常用的锂电池导电剂可以分为两类:第一类为传统导电剂(如炭黑、导电石墨、碳纤维等),第二类为新型导电剂(如碳纳米管、石墨烯及其混合导电浆料等)。
石墨烯作为新型导电剂,可以最大化的发挥导电剂等作用。
这是由于其独特的片状结构,它与活性物质的接触为点-面接触而不是常规的点点接触形式,这样可以减少导电剂的用量,提升锂电池容量,其改性效果远高于天然石墨。
但是由于其成本较高,具有阻碍锂离子传输等弊端尚未完全被工业化应用。
我国锂电池产量预计在2020年底将达到160GWh,年复合增长率约为27%。
2018年石墨烯在锂电池中的渗透率达到2.5%左右,预计2020年石墨烯渗透率将达到5%左右。
目前石墨烯导电剂的生产成本较高,2015年石墨烯导电剂的价格为230美元/千克,与碳纳米管导电剂价格大致相同,而石墨烯导电剂价格下降幅度远超过碳纳米管导电剂,预计2020年将下降至100美元/千克。
随着石墨烯生产工艺的进一步成熟,相关资本的涌入以及国家政策的大力支持,石墨烯导电剂将突破成本瓶颈,石墨烯导电剂的价格优势逐渐突显。
而碳纳米管导电剂和炭黑导电剂预期价格变化不大,成本下降空间较小,与之相比,石墨烯导电剂发展潜力与价格潜力巨大。