(报告制作人/作者：东方证券、卢日新、李孟强、林宇)
1.纤维状导电剂带来新一轮技术迭代，碳纳米管带来新优势1.1 导电剂是电池产业重要环节，纤维状导电剂优势明显.
导电剂是电池产业链重要环节。锂离子电池在正常充放电过程中，需要锂离子和电子共同参与，这就要求锂离子电池的电极必须是离子和电子的混合导体，电极反应只能发生在电解液、导电剂和活性物质的交界处。事实上，锂离子电池的正负极活性材料导电性并不好：正极活性材料多为过渡金属氧化物或过渡金属磷酸盐，多为半导体或绝缘体，导电性较差；负极材料的导电性稍好，但反复充放电后，石墨材料会膨胀收缩，石墨烯颗粒之间的空隙增大，影响电极反应。
因此，在锂离子电池的电极材料中添加导电剂可以有效提高电子的迁移率，从而提高电极的充放电速率，保证电池良好的充放电性能。
目前，导电添加剂的作用就是在具体活性物质之间、活性物质与集流体之间收集微电流以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率。导电添加剂可分为颗粒状和纤维状。传统导电剂包括炭黑(KB)、乙炔黑(AB)和石墨(KS)，高端导电剂主要包括纳米碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNT)和碳纤维(GN)。
颗粒状导电剂和纤维状导电剂各有千秋。的导电石墨片直径大且厚，因此难以形成导电网络。它通常与导电炭黑结合使用。在高端导电剂中，碳纳米管的导电性能一般优于普通炭黑，用量少但价格高，且难以分散。
首先，导电炭黑导电性适中、纯度高、成本低、市场份额大；,与粒状导电剂相比，纤维状导电剂具有更大的长径比，可以提高活性物质与集流体之间的粘结牢固性，有利于导电网络的形成。其次，炭黑、乙炔黑等传统导电剂与活性物质颗粒的点对点接触会带来较大的热阻，从而带来一定的安全隐患；此外，导电添加剂本身不能提供嵌脱锂能力，导致电池的比能量和比功率下降。以更低的添加量获得更好的性能将是导电剂的发展趋势，而包括碳纳米管和石墨烯在内的各种新型导电剂正好可以满足这一需求。当然，考虑到工艺、成本、正极材料特性等各种因素。纤维导电剂不能100%完全替代传统导电剂。预计以纤维状导电剂为主，加入颗粒状导电剂，充分发挥两者的优势，将成为未来的发展方向。
受益于与传统的导电剂相比，新型导电剂优势明显。,下游电力市场的快速增长，各种导电材料的出货量稳步增长，其中碳纳米管的导电性能更好，其磁导率呈现稳定增长趋势。2021年，碳纳米管的电导率将达到21.2%。
各导电材料出货量逐年提升，碳纳米管渗透率稳定增长。在生产和使用新型导电剂方面处于领先地位。炭黑技术市场成熟，成本有优势，但中国在炭黑生产和制备方面没有优势，基本通过进口满足市场。碳纳米管和石墨烯对传统炭黑具有协同性和互补性，炭黑(点状/片状)和碳纳米管(管状/链状)结合可以形成更丰富的导电网络。
从整体来看，炭黑主要为点状或片状，而碳纳米管为管状或链状，两者结合使用可以形成更为丰 富的导电网络。
1.2 碳纳米管具有多重优势，替代品威胁较低碳纳米管(CNTs)是管状纳米尺度的石墨晶体，是单层或多层石墨烯层以一定螺旋角围绕中心轴卷曲而成的无缝纳米尺度管状结构。一般分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。其中，单壁碳纳米管具有更丰富的电输运特性，更高的电导率、热导率、比强度和柔韧性；多壁碳纳米管具有良好的导电性和导热性以及稳定性。单壁和多壁的结构图
碳纳米管具有非常优异的力学、电学、热学等性能，被多个行业广泛关注及青睐。中不同材料的导电剂系统具有不同的阻抗。阻抗越低，导电性越好。新型导电材料的性能优于传统材料，碳纳米管石墨烯复合导电材料的阻抗最低，碳纳米管的导电性介于单一导电材料之间。
能最优。同时也可发现石墨烯配合颗粒状或线状导电剂使用时导电性能得到大大 加强。碳纳米管价格虽比传统导电剂高，但添加量更小。导电剂添加量需适量：太低会导致电子导电通 道不足，不利于大电流充放电；含量过高则会降低活性物质的相对含量，使电池容量降低。据高 工锂电数据显示，传统炭黑导电剂在正极浆料中的添加比例在 3%左右，而新型导电剂碳纳米管 和石墨烯的添加比例则能降低至 0.5%~1.0%。因此，虽然新型导电剂粉体价格比传统导电剂要高 许多，但要达相同导电性能，用量仅为传统导电剂的1/6~1/2。加上其导电性能极佳，能使锂电池 循环过程中保持良好的电子和离子传导，从而大幅提升锂电池的循环寿命，符合锂电池特别是动 力锂电池对更高能量密度的要求。
2、碳纳米管具备多重技术壁垒，行业竞争格局形成2.1 碳纳米管研发壁垒极高
碳纳米管的研发难点主要在于碳纳米管管径和管长的控制方法及各项性能指标的测试，包括催化剂的制备研发、碳纳米管积碳生长研发、碳纳米管应用研发 3 个方面。
催化剂的研发工艺：（1）溶解：硝酸铁、硝酸镁、硝酸铝、硝酸锰等完全溶解于纯水（通常为 过渡金 属） ；（ 2） 沉淀 ： 加入氨 水使 硝酸盐 生成 金 属氢氧 化物 沉淀， 化学 反 应式为 MNO3+NH3H2O―>MOH+NH4NO3（其中 M 代表:铁、锰、铝等金属）；（3）焙烧：将沉淀反应 生成的氢氧化物分解成金属氧化物的催化剂，达到催化剂产品的要求后进入到下部工序，化学反 应式为 2MOH―>M2O+H2O。
碳纳米管积碳生长研发：原理为采用气相沉积法（CVD）研发制备碳纳米管，主要生成机理为： 碳源气体丙烯在高温 700℃左右吸附到金属催化剂上后 碳源反应裂解生成碳原子，当其中碳的浓 度达到一定程度后过饱和析出，在催化剂颗粒四周上生长成规则排列的管状石墨层结构的碳纳米 管。生长碳纳米管的化学方程式为：2C3H8―>C6（碳纳米管）+8H2 。
碳纳米管的应用研发（导电浆料）：主要是制备碳纳米管的高效分散溶液，溶剂主要为有机溶剂 N-甲基吡咯烷酮（NMP），适量添加分散剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）来加强分散效果。碳纳米管 由于是尺度很小的纳米材料，比表面积大，呈聚集状态，而在其它材料体系中应用最关键就是要 把碳纳米管完全分散到非聚集的“单根状态”，目前最好的分散手段是高速研磨和超声分散。（报告来源：未来智库）
2.2 原材料占比高，上游易受到 BDO 影响
原材料价格占比高，上游易受 BDO 影响。根据天奈科技 2020 年成本构成情况，碳纳米管浆料的 原材料成本占比高达 70%，原材料主要为 NMP、丙烯、分散剂、液氮等，其中 NMP 占比高达 89%。NMP 成本占比高，且 NMP 主要原材料 BDO（1,4-丁二醇）为大宗化工产品，因此碳纳米 管成本受原材料成本波动较大。2021 年锂电池市场需求旺盛导致上游原材料 NMP 供不应求，另 外 BDO 上游电石受到环保限制，供应不足，从而导致 NMP 价格出现大幅上涨，碳纳米管企业成 本端普遍承压，而天奈科技通过子公司新纳环保自行回收并生产 NMP，较好得平滑了原材料 NMP 价格波动的风险。
2.3 行业集中度提升，二线企业竞争加剧
行业集中度进一步提升，未来二线企业竞争可能加剧。随着碳纳米管作为新型导电剂开始逐步被 锂电池生产企业接受，更多相关生产企业进入市场，但从2020年出货量看，排名前五的企业分别 为天奈科技、集越纳米、卡博特（2020 年 4 月收购三顺纳米）、青岛昊鑫（道氏技术子公司）和 无锡东恒，2020 年行业 CR5 达到 89%，相比 2017 年行业集中度进一步提升。展望未来，头部 企业有望凭借技术和客户等优势巩固优势，而随着更多企业进入碳纳米管行业，未来二线企业面 临竞争可能加剧。
各企业的碳纳米管性能各有不同。碳纳米管的长径比（长度和直径比）、碳纯度是影响碳纳米管 导电性能的两个核心指标，二者数值越大，碳纳米管性能越好。各家生产企业的产品技术指标各 不相同，下游锂电厂商根据自身需求选择或者定制不同参数的产品。
天奈科技整体盈利水平处于领先。我们选取天奈科技、青岛昊鑫、德方纳米导电浆料业务作为对 比，从单位价格和毛利率看，天奈科技均有较大优势。
3、空间：中性预计 2025 年全球 CNT 需求将达 1.1 万 吨3.1 新能源汽车：多因素推动，燃油替代势如破竹
2021 年，疫情在全球范围得到一定遏制，各国经济刺激政策进一步推动经济持续回升。在新能 源汽车产业，中国双积分、欧盟碳排放和美国清洁能源法案共同构筑了强大的政策催化联盟。双 积分约定了中国新能源汽车 2025 年渗透率至少 20%（参见《细研双积分，为什么我国 2025 年 新能源汽车渗透率20%？》）；欧盟碳排放要求车企的平均二氧化碳排放值在2025年下降15%，即 81 克/公里；美国清洁能源法案计划提供 316 亿美元电动车消费税收抵免，刺激电动车销量， 同时签署法令，要求 2030 年零排放汽车比例达到 50％。全球电动化从中国和欧洲双主场拓展至 中美欧三足鼎立的局面。
3.2 中性预计 2025 年全球锂电用 CNT 需求将达 1.1 万吨
需求端：锂电池行业赛道宽广，需求快速提升，2025 年全球需求有望达 1994GWh。放眼全球， 新能源汽车市场发展呈加速之势，中国、欧洲、美国三个市场未来将持续贡献重要增量，同时， 储能、电动两轮车等领域也有望迎来快速增长。我们预计到 2025 年全球动力电池需求达到 1523GWh，外加消费电池、储能、电动工具、电动自行车等需求，我们预计 2025 年合计锂电 池需求量 1994Gwh，2020-2025 年均复合增速达到 50.2%。
中性预测下，预计 2025 年全球锂电用碳纳米管粉体需求量将达到 1.1 万吨。从碳纳米管添加比 例来看，正极端三元材料和钴酸锂的导电性本身好一些，添加量比铁锂小，铁锂正极一般添加比 例为 0.5%以内（固含量），三元正极和钴酸锂一般为 0.1-0.2%；负极端石墨负极导电性本身 好一些，添加量比硅碳负极小，一般石墨负极几乎不用碳纳米管，因为石墨导电性能比较好，而 硅碳负极中硅的导电性能不好，需要长链的碳纳米管去控制，添加量一般为 0.5%。根据不同正 负极材料体系的添加比例，我们把电池分成四种材料体系：磷酸铁锂正极和石墨负极；三元正极 和石墨负极；高镍三元正极和硅碳负极；钴酸锂电池。其中磷酸铁锂电池体系碳纳米管需求约 11 吨/GWh，三元石墨体系约 1.6-3.2 吨/GWh，高镍硅碳体系约 6.1 吨/GWh，钴酸锂电池体系约 2 吨/GWh。根据测算，中性预计 2025 年全球锂电用碳纳米管粉体需求量将达到 1.1 万吨， 2020-2025 年年均复合增速达到 57.8%。
4、相关重点企业分析4.1 天奈科技
江苏天奈科技股份公司成立于2011年，是一家致力于碳纳米管、石墨烯的研发、生产及应用性开 发和销售的高新技术企业，商业化应用领域已包括锂电池、导电高分子复合材料、抗静电涂料、 轮胎橡胶增强等；公司产品包括碳纳米管粉体、碳纳米管导电浆料、石墨烯复合导电浆料、碳纳米管导电母粒等。公司拥有多壁碳纳米管、单壁纳米碳管制备的国际专利，以及碳纳米管大批量 生产的专业技术。
天奈科技碳纳米管浆料产销量基本呈现逐年增长态势，由于自产碳纳米管粉体及产品客户反应较好，碳管浆料业务整体营收逐年增长；2020 年受主要原材料 NMP 四季度大幅涨价影响，公司毛 利率和净利率都有所下降。2021 年上半年公司加大市场开发力度，抓住行业快速发展机遇，公司 主营产品碳纳米管导电浆料需求快速增长，出货量大幅度上升，导致营业收入、净利润较上年同 期均大幅增长。
从专利合作走向自主开发，研发实力奠定核心竞争力。碳纳米管的制备方法主要有化学气相沉积 法、电弧放电法和激光蒸发法三种，其中气相沉积法是宏量生长的主流制备方法。天奈科技创始 人拥有丰富的锂电产业履历，与清华大学合作研发出纳米聚团流化床宏量制备碳纳米管的方法， 彻底解决了碳纳米管连续化宏量制备生产的难题，基于清华大学层状载体催化剂的概念，天奈自 主开发了第二代碳纳米管催化剂并自主实现第二代碳纳米管产品的产业化，并具有自主知识产权； 此外公司掌握具有自主知识产权的第三代催化剂及碳纳米管产品的技术、掌握具有自主知识产权 的碳纳米管复合产品的技术。
4.2 道氏技术
青岛昊鑫新能源科技有限公司（以下简称“青岛昊鑫”）成立于 2012 年, 作为石墨烯和碳纳米管 导电剂的主要供应商之一，产品具有稳定性好、品质优异、性价比高等特点，受到国内外主要锂 离子电池生产商的认可。2016 年广东道氏技术股份有限公司收购青岛昊鑫 55%股权，并在 2018 年收购青岛昊鑫剩余股权，青岛昊鑫成为道氏技术全资子公司。道氏技术导电剂产品的主要研发、 生产及销售单位为青岛昊鑫。
青岛昊鑫于2014年开始批量将石墨烯导电浆料用于磷酸铁锂电池，是国内最早将石墨烯批量应用 的企业之一。2017 年，公司又开发出用于三元电池的碳纳米管导电浆料。但由于公司成立之初的生产场地系租用取得，基本没有扩大规模空间，新生产基地的建设又有一定的周期，导致采用流 化床工艺设备的产能未能放大、其它方面的投入也不足等，从而又影响了公司发展速度。目前公 司已在江门建设碳纳米管粉体产品的生产基地。
青岛昊鑫以科技研发为主导，拥有较强的自主创新能力，在传统化学氧化还原法的基础上，自主 开发出新型石墨烯制备技术，成为国内石墨烯产业化的领军企业。公司目前重点在研项目有:新型 连续化环保提纯技术、单壁碳纳米管的研发制备、高倍率碳纳米管的制备、高固含量导电剂的制 备等。
青岛昊鑫导电剂产品主要以石墨烯导电剂和碳纳米管导电剂为主，2020 年公司受疫情冲击导电剂 销量小幅下滑，但产销率仍较高，同时因为市场竞争加剧,导电剂价格大幅下降，叠加主要原材料 NMP 降幅有限，导电剂成本压力加大，2020 年整体盈利能力有所下滑。
5、投资分析导电剂在锂电池中起到非常重要的作用，从整体来看，炭黑主要为点状或片状，而碳纳米管为管状或链状，两者结合使用可以形成更为丰富的导电网络。随着新能源市场的快速扩张与行业空间 的打开，尤其是硅碳负极的商业化应用，由于碳纳米管具有多重优势，未来碳纳米管导电剂将占 据越来越多的市场份额。一方面，随着越来越多新兴企业进入导电剂行业，未来二线企业间竞争 可能加剧；另一方面，由于碳纳米管有极高的技术研发壁垒，头部企业可以通过不断产品迭代升 级来保障产品性能优势和盈利优势，从而维持甚至进一步提升市场地位，未来导电剂行业有望强者恒强。
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精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站
