由于高端特种石墨技术壁垒较高、具备一体化生产能力的规模以上企业相对较少,加上特种石墨材料的生产周期较长、周转速度慢,以及生产设备价格昂贵、投资回报周期较长,我国特种石墨产量增长较慢。

  国内特种石墨长期处于供给不足状态:尽管当前国内特种石墨的产能已经大幅上升,但高端产品仍较少,尤其是大规格细颗粒的高端特种石墨产品目前主要还是依赖国外进口,存在国产替代空间。

  国内特种石墨企业与国际先进企业相比还存在差距:中国特种石墨行业由于起步晚,对产品应用技术及相关基础理论研究不够深入,部分企业的生产技术及装备水平与国际先进企业相比还存在一定的差距,产品使用性能尚不能满足部分行业的要求。

  中国特种石墨企业规模普遍较小,一体化生产能力不强:从整体来看,目前我国特种石墨行业的上游企业产业集中度相对较低,规模以上企业数量相对较少;下游特种石墨深加工企业数量较多但规模普遍较小,一体化生产能力仍有进步的空间。

  下游需求增长与供不应求的行业现状推动特种石墨发展:特种石墨下游应用中,锂电、光伏、稀土、冶炼、核电等行业对特种石墨的需求量相对较大。但行业供应产能不足导致特种石墨市场呈现供不应求的状态。同时,供不应求导致的行业缺口也为国内特种石墨材料生产厂家的发展提供了机会和空间。

  我国特种石墨行业有望实现高质量发展:特种石墨的高纯度、高强度和高导热性能将成为关键材料,推动电子信息和高端装备行业的技术进步和产品升级。通过加强技术创新、提升产品质量、拓展应用领域和深化国际合作,我国特种石墨行业有望实现高质量发展,并在全球市场中占据重要地位。

  而特种石墨是一种高强度、高密度、高纯度的石墨制品,通常被称为三高石墨。这种材料以其优异的物理和化学特性而闻名,包括优异的导电性、导热性、耐腐蚀性和高温稳定性。

  特种石墨的生产使用优质石油焦作为原料,煤沥青或合成树脂作为粘结剂。生产过程包括原料制备、配料、混捏、压片、粉碎、再混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化,以及最后的机加工处理。

  从材料组织结构上特种石墨可以分为中粗粗颗粒结构石墨和细颗粒结构石墨和特细颗粒结构石墨;按成型方法可分为振动成型石墨、挤压成型石墨、模压成型石墨和等静压成型石墨;中粗结构石墨在成型方式上以挤压成型和振动成型为主,细结构颗粒石墨成型方法主要是为模压成型和等静压成型。

  特种石墨作为现代工业不可或缺的重要物料和工业材料,伴随着全球工业产业的快速发展,其需求量逐年增长。数据显示,2023年,全球特种石墨市场规模约17.4亿美元,预计到2028年,全球特种石墨市场规模将达到20.5亿美元,2023—2028年年复合增长率(CAGR)为3.3%。目前海外知名制造商主要有德国西格里、法国美尔森、英国摩根、美国步高、美国尤卡、日本东海碳素、日本东洋碳素。

  中国在特种石墨行业起步较晚,前期的发展主要是依赖进口。截至目前,中国虽然有较多特种石墨材料生产企业,但产业集中度相对较低,规模以上企业主要有中钢新型(赛迈科)、五星新材、成都炭材、海成远创、宁新新材、新成新材等,数量相对较少;下游特种石墨深加工企业数量较多但规模普遍较小,而恒圣石墨是为数不多的能做到材料利用率行业第一,成本管控能力强,具备一体化规模效应的特种石墨龙头企业。

  这类企业一般拥有从磨粉、混捏、压型、焙烧和石墨化等一体化全工序的生产能力,且通常具备年产量千吨以上的生产能力。特种石墨行业中,具备一定规模、拥有一定知名度和影响力的主要是这类企业,总体数量约为十几家,行业集中度相对较高。

  这类企业的主要经营模式为:根据订单需求向特种石墨材料生产商采购原材料进行机加工,并向各行业的终端客户进行销售,其主要产品为特种石墨制品。由于其加工过程主要为物理机械加工,工艺流程相对简单,因此这类企业通常规模不大,行业竞争较为充分,行业集中度相对较低,但由于其主要是为终端大客户进行配套生产,其生产、销售策略比较灵活,往往与终端客户的合作历史较长,并与之建立了较为稳定的合作关系。

  其中,恒圣石墨是国内集等静压石墨材料生产一体化和石墨器件加工的龙头企业,具备大尺寸、超细结构石墨材料供应能力,主要应用于光伏、半导体、航空航天等领域,目前已导入隆基、晶科、高景、美科、宇泽、天合、双良节能等光伏、半导体领域,并在光伏领域市场占有率行业第一。

  这类企业一般只有部分生产工序的生产能力,大多体现为焙烧和石墨化环节,主要经营模式系为行业内其他企业提供受托加工服务。

  我国特种石墨进口量增长缓慢。一方面由于高昂的进口成本及部分国家对高端特种石墨(如大规格、超细结构的半导体石墨和核石墨)进行技术封锁;

  另一方面,由于高端特种石墨技术壁垒较高、具备一体化生产能力的规模以上企业相对较少,加上特种石墨材料的生产周期较长、周转速度慢,以及生产设备价格昂贵、投资回报周期较长,因此,我国特种石墨产量增长较慢。

  与此同时,受下游光伏、半导体、新能源电池、核电等领域快速发展的影响,我国的特种石墨需求量已从2019年的11.5万吨增至2022年度20.6万吨,供需缺口扩大。

  国内特种石墨长期处于供给不足状态,尽管当前国内特种石墨的产能已经大幅上升,但高端产品仍较少,尤其是/大规格细颗粒的高端特种石墨产品(如光伏、半导体用石墨、核石墨)目前主要还是依赖国外进口,存在国产替代空间。

  近年来,国家各主管部门出台诸多支持和鼓励新材料产业的政策,对特种石墨行业的发展起到积极促进作用。而下游光伏、半导体、新能源电池、机械、电子、航空航天、军事工业、核工业等行业的利好政策将持续拉动特种石墨行业的市场需求,行业内企业或将从相关政策中受益。

  随着下业应用领域的不断扩展,光伏、半导体、新能源电池、冶金、化工、机械、电子等行业快速发展带动特种石墨产品市场需求不断增长。

  特种石墨下游应用中,锂电、光伏、稀土、冶炼、核电等行业对特种石墨的需求量相对较大。据亿渡数据估算,2022年中国对特种石墨的需求量约为20.62万吨,同比增长32.46%。2022年,我国特种石墨需求量为20.6万吨,同比上涨了32.50%;产量为10.78万吨,较2021年增长了21.74%。

  在光伏领域,特种石墨主要运用在单晶硅生长炉用石墨热场相关部件,光伏级单晶硅生长炉是光伏级单晶硅片的核心生产设备,光伏太阳能产业的快速发展直接带动特种石墨行业需求的持续增长。2022年,光伏行业对特种石墨的需求量约为81426吨,同比增长51.80%。2023年,按照光伏新增装机量进行计算需求量为10.1万吨至11.9万吨,同比增长24.69%—46.91%。目前,光伏市场开炉总数在1000GW左右,而等静压石墨的使用体量在45亿-50亿人民币左右。

  目前来看,光伏行业中,恒圣石墨产品市占率较高,为主流光伏企业一供,并与龙头光伏厂商建立了长期稳定的合作关系。

  特种石墨在锂电行业中主要作为负极材料碳化烧结用的坩埚。负极材料在锂电池中主要是作为储锂的主体,在充放电的过程中实现锂离子的嵌入和脱嵌,伴随锂电行业的快速发展,特种石墨的需求显著提升。

  在全球各国加大重视可再生资源的发展背景之下,全球锂电池市场需求高速增长中国作为全球锂电池负极材料的主要生产国,受益于下游新能源汽车、3C及储能等领域的旺盛需求,近年来负极材料产销量逐年提升。2022年,锂电行业对特种石墨的需求量约为54800吨,同比增长90.28%。

  在铸造行业,特种石墨是制作结晶器不可替代的材料,运用在大规模连铸生产纯铜、青铜、黄铜的过程中,是结晶器中的关键部件。

  根据国家统计局数据统计,2023年中国铜加工材产量为2085万吨,同比增长3.0%。根据行业惯例,按照每吨铜材约消耗特种石墨0.24kg的口径测算(数据来源:石墨邦),2023年度金属连铸行业对特种石墨的需求量约为5004吨。

  特种石墨主要用于稀土行业永磁材料烧结时使用的石墨坩埚,根据相关数据,2023年中国稀土永磁材料产量约为26.7万吨,根据行业惯例,按照每吨永磁材料对应消耗特种石墨约30kg的口径测算(数据来源:石墨邦),2023年度稀土行业对特种石墨的需求量约为8010吨。

  在高温气冷堆中,石墨是中子的慢化剂和优良的反射剂,其自身很多优良特性确立了它在核工业领域中属于关键材料之一。此外,特种石墨可以用来制作热结构件,各向同性石墨材料用于制作石墨球、堆芯材料、电极等核石墨制品。

  2023年度我国新增装机容量为289万千瓦,按照目前中国石岛示范堆的设计方案,高温气冷堆每万千瓦需使用60吨核石墨,则2023年度核电行业特种石墨的年新增需求量约为17340吨。

  随着下游光伏、新能源电池、半导体等行业的快速发展,中上游石墨新材料的市场需求持续加大。而在供给端,行业内具备一体化生产能力的规模以上企业相对较少,供应产能不足导致特种石墨市场呈现供不应求的状态。目前特种石墨市场仍需通过进口弥补市场缺口,根据海关统计数据,2021年从海外进口人造石墨为2.84万吨,较2020年增长28.51%。

  上述情况在一定程度上有助于加快特种石墨材料的国产化进程,提升行业技术自主化水平,同时,供不应求导致的行业缺口也为国内特种石墨材料生产厂家的发展提供了机会和空间。

  由于不同应用领域的客户对特种石墨的性能提出的要求各有侧重,特种石墨的产品指标呈现差异化特点;且特种石墨生产周期较长,烧制过程的稳定性要求高,生产工艺对制造特种石墨至关重要。

  特种石墨制造的工艺流程一般为原料破碎、配料混捏、压型、焙烧、浸渍、石墨化提纯等工序,其中焙烧和浸渍环节容易产生裂纹废品,要缓慢升温;浸渍关键在于浸透,高密度石墨制品要经2—4次浸渍,每次浸渍后均需要焙烧一次。反复浸渍、焙烧工艺处理周期长,一般在2~3个月左右。

  但从整体来看,中国特种石墨行业由于起步晚,对产品应用技术及相关基础理论研究不够深入,部分企业的生产技术及装备水平与国际先进企业相比还存在一定的差距,产品使用性能尚不能满足部分行业的要求,一些高性能、高技术的产品,如核石墨、三代半导体用石墨等还需要从国外进口。因此,我国特种石墨行业在产品稳定性、生产周期、应用性能等方面需要进一步改善。

  特种石墨生产具有工序复杂、技术要求高的特点。如对产品性能指标有较高要求,则需经过多次浸渍、焙烧等工序,工序之间环环相扣,每道工序对技术、工艺和操作人员经验都有着较高要求,同时产品标准和性能要求也较高,任何一道工序出现差错都会影响最终产品的质量甚至出现废品,因此成品率是体现该行业竞争实力的一个重要指标。行业内企业均需要进行较长时间的技术储备和经验积累,才能不断提高产品成品率。对于新进入者来说,特种石墨行业存在较高的技术壁垒。

  特种石墨材料的生产周期较长,周转速度慢,因此特种石墨行业一般采用连续性大批量的生产模式,需要特种石墨生产企业具备较大的投资规模。特种石墨的生产设备价格昂贵,投资回报周期较长,属于资金密集型行业,对企业的资金实力和资金流动性要求高。对于新进入者来说,前期投入和后期经营需要耗费大量资金,存在一定的资金壁垒。

  特种石墨材料制造行业由于生产步骤较多、工艺复杂,并对产品不断更新和研发的需求较大,需要拥有专业技术水平高、实践工作经验丰富、协作能力强的研发生产技术团队,能够把握行业发展趋势,不断研发新的石墨材料,适应下游石墨制品行业对高质量原材料的需求,因此人才构成进入本行业的壁垒。

  由于特种石墨在不同用途的针对性。


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