（報告出品方/作者：東方證券，盧日鑫、李夢強、林煜）

1.1 導電劑是電池産業重要環節，纖維狀導電劑優勢明顯

導電劑是電池産業鍊重要環節。在锂離子電池正常的充放電過程中,需要锂離子、電子的共同參與， 這就要求锂離子電池的電極必須是離子和電子的混合導體，電極反應也隻能夠發生在電解液、導 電劑、活性材料的接合處。而事實上，锂離子電池的正極、負極活性材料的導電性都不佳：正極 活性材料多為過渡金屬氧化物或過渡金屬磷酸鹽，它們多為半導體或絕緣體，導電性較差；負極 石墨材料的導電性稍好，但在多次充放電後石墨材料會膨脹收縮，石墨烯顆粒的間隙增大，影響 電極反應。

導電添加劑的作用就是在具體活性物質之間、活性物質與集流體之間收集微電流以減小電極的接觸電阻，加速電子的移動速率。因此，在锂離子電池電極材料中加入導電劑能有效提高電子的遷 移速率，從而提升電極的充放電速率并保證電池良好的充放電性能。

顆粒狀導電劑和纖維狀導電劑各有千秋。目前導電添加劑可以分為顆粒狀和纖維狀兩種，傳統的 導電劑包括炭黑（KB）、乙炔黑（AB）、石墨（KS），高端導電劑則主要包括納米碳纖維 （VGCF）、碳納米管（CNT）和碳纖維（GN）等。

導電炭黑導電性适中、純度高、成本低、市場份額大；導電石墨片徑大且厚，不易形成導電網絡， 通常與導電炭黑複合使用；在高端導電劑中，碳納米管導電性普遍較普通炭黑好，用量低但價格 較高，且分散困難。

與傳統的導電劑相比，新型導電劑優勢明顯。首先，與顆粒狀導電劑相比，纖維狀導電劑有較大 的長徑比，能夠提高活性材料之間及其與集電極之間的粘結牢固性，有利于形成導電網絡；其次，炭黑、乙炔黑等傳統導電劑與活性材料粒子點對點的接觸方式會帶來較大的熱阻抗，從而帶來一 定的安全隐患；此外，導電添加劑本身并不能提供嵌脫锂容量，導緻電池比能量與比功率的降低， 以更低的添加量達到更優的性能将是導電劑的發展趨勢，包括碳納米管、石墨烯在内的各類新型 導電劑恰恰能夠滿足這種需求。當然，考慮到工藝、成本、正極材料特性等多種因素，纖維狀導 電劑對傳統導電劑也并非百分百的完全替代，以纖維狀導電劑為主，在其中加入顆粒狀導電劑， 共同發揮兩者優勢，有望成為未來的發展方向。

各導電材料出貨量逐年提升，碳納米管滲透率穩定增長。受益下遊動力市場快速增長，各導電材 料出貨量穩步增長，其中碳納米管由于更優異的導電性能滲透率呈現穩定增長趨勢，2021 年碳納 米管導電劑滲透率達到 21.2%。

從整體來看，炭黑主要為點狀或片狀，而碳納米管為管狀或鍊狀，兩者結合使用可以形成更為豐 富的導電網絡。我國在生産和使用新型導電劑方面處于領先地位。炭黑技術市場成熟，成本有優勢，但我國在炭黑生産制備方面沒有優勢，基本通過進口來滿足市場。碳納米管、石墨烯是對傳 統炭黑的協同和補充，通過炭黑（點狀/片狀）和碳納米管（管狀/鍊狀）相結合的方式可以形成 更為豐富的導電網絡。

1.2 碳納米管具有多重優勢，替代品威脅較低

碳納米管具有非常優異的力學、電學、熱學等性能，被多個行業廣泛關注及青睐。碳納米管為管 狀的納米級石墨晶體，是單層或多層的石墨烯層圍繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成的無縫納米 級管狀結構，一般分為單壁碳納米管、多壁碳納米管。其中，單壁碳納米管具有更豐富的電學輸 運特性，更高的電導率、熱導率、比強度和柔韌性；多壁碳納米管具有較好的電學和熱學傳導性 及穩定性。單壁和多壁碳納米管結構示意圖如下:

碳納米管具有非常優異的力學、電學、熱學等性能。在力學上，它具有極高的強度和極大的韌性； 在電學上，導電性能優異；在熱學上，熱傳導效率極高，導熱性能突出；并且，其化學性質穩定， 具有耐酸性和耐堿性。

碳納米管導電性能更好。不同材料的導電劑體系阻抗不同，阻抗越低，代表導電性能越好。新型 導電劑材料性能優于傳統材料，碳納米管 石墨烯複合導電劑阻抗最低，在單一材料導電劑裡碳 納米管導電劑性能最優。同時也可發現石墨烯配合顆粒狀或線狀導電劑使用時導電性能得到大大 加強。

碳納米管價格雖比傳統導電劑高，但添加量更小。導電劑添加量需适量：太低會導緻電子導電通 道不足，不利于大電流充放電；含量過高則會降低活性物質的相對含量，使電池容量降低。據高 工锂電數據顯示，傳統炭黑導電劑在正極漿料中的添加比例在 3%左右，而新型導電劑碳納米管 和石墨烯的添加比例則能降低至 0.5%~1.0%。因此，雖然新型導電劑粉體價格比傳統導電劑要高 許多，但要達相同導電性能，用量僅為傳統導電劑的1/6~1/2。加上其導電性能極佳，能使锂電池 循環過程中保持良好的電子和離子傳導，從而大幅提升锂電池的循環壽命，符合锂電池特别是動 力锂電池對更高能量密度的要求。

2.1 碳納米管研發壁壘極高

碳納米管的研發難點主要在于碳納米管管徑和管長的控制方法及各項性能指标的測試，包括催化劑的制備研發、碳納米管積碳生長研發、碳納米管應用研發 3 個方面。

催化劑的研發工藝：（1）溶解：硝酸鐵、硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸錳等完全溶解于純水（通常為 過渡金 屬） ；（ 2） 沉澱 ： 加入氨 水使 硝酸鹽 生成 金 屬氫氧 化物 沉澱， 化學 反 應式為 MNO3 NH3H2O—>MOH NH4NO3（其中 M 代表:鐵、錳、鋁等金屬）；（3）焙燒：将沉澱反應 生成的氫氧化物分解成金屬氧化物的催化劑，達到催化劑産品的要求後進入到下部工序，化學反 應式為 2MOH—>M2O H2O。

碳納米管積碳生長研發：原理為采用氣相沉積法（CVD）研發制備碳納米管，主要生成機理為： 碳源氣體丙烯在高溫 700℃左右吸附到金屬催化劑上後 碳源反應裂解生成碳原子，當其中碳的濃 度達到一定程度後過飽和析出，在催化劑顆粒四周上生長成規則排列的管狀石墨層結構的碳納米 管。生長碳納米管的化學方程式為：2C3H8—>C6（碳納米管） 8H2 。

碳納米管的應用研發（導電漿料）：主要是制備碳納米管的高效分散溶液，溶劑主要為有機溶劑 N-甲基吡咯烷酮（NMP），适量添加分散劑聚乙烯吡咯烷酮（PVP）來加強分散效果。碳納米管 由于是尺度很小的納米材料，比表面積大，呈聚集狀态，而在其它材料體系中應用最關鍵就是要 把碳納米管完全分散到非聚集的“單根狀态”，目前最好的分散手段是高速研磨和超聲分散。（報告來源：未來智庫）

2.2 原材料占比高，上遊易受到 BDO 影響

原材料價格占比高，上遊易受 BDO 影響。根據天奈科技 2020 年成本構成情況，碳納米管漿料的 原材料成本占比高達 70%，原材料主要為 NMP、丙烯、分散劑、液氮等，其中 NMP 占比高達 89%。NMP 成本占比高，且 NMP 主要原材料 BDO（1,4-丁二醇）為大宗化工産品，因此碳納米 管成本受原材料成本波動較大。2021 年锂電池市場需求旺盛導緻上遊原材料 NMP 供不應求，另 外 BDO 上遊電石受到環保限制，供應不足，從而導緻 NMP 價格出現大幅上漲，碳納米管企業成 本端普遍承壓，而天奈科技通過子公司新納環保自行回收并生産 NMP，較好得平滑了原材料 NMP 價格波動的風險。

2.3 行業集中度提升，二線企業競争加劇

行業集中度進一步提升，未來二線企業競争可能加劇。随着碳納米管作為新型導電劑開始逐步被 锂電池生産企業接受，更多相關生産企業進入市場，但從2020年出貨量看，排名前五的企業分别 為天奈科技、集越納米、卡博特（2020 年 4 月收購三順納米）、青島昊鑫（道氏技術子公司）和 無錫東恒，2020 年行業 CR5 達到 89%，相比 2017 年行業集中度進一步提升。展望未來，頭部 企業有望憑借技術和客戶等優勢鞏固優勢，而随着更多企業進入碳納米管行業，未來二線企業面 臨競争可能加劇。

各企業的碳納米管性能各有不同。碳納米管的長徑比（長度和直徑比）、碳純度是影響碳納米管 導電性能的兩個核心指标，二者數值越大，碳納米管性能越好。各家生産企業的産品技術指标各 不相同，下遊锂電廠商根據自身需求選擇或者定制不同參數的産品。

天奈科技整體盈利水平處于領先。我們選取天奈科技、青島昊鑫、德方納米導電漿料業務作為對 比，從單位價格和毛利率看，天奈科技均有較大優勢。

3.1 新能源汽車：多因素推動，燃油替代勢如破竹

2021 年，疫情在全球範圍得到一定遏制，各國經濟刺激政策進一步推動經濟持續回升。在新能 源汽車産業，中國雙積分、歐盟碳排放和美國清潔能源法案共同構築了強大的政策催化聯盟。雙 積分約定了中國新能源汽車 2025 年滲透率至少 20%（參見《細研雙積分，為什麼我國 2025 年 新能源汽車滲透率20%？》）；歐盟碳排放要求車企的平均二氧化碳排放值在2025年下降15%，即 81 克/公裡；美國清潔能源法案計劃提供 316 億美元電動車消費稅收抵免，刺激電動車銷量， 同時簽署法令，要求 2030 年零排放汽車比例達到 50％。全球電動化從中國和歐洲雙主場拓展至 中美歐三足鼎立的局面。

3.2 中性預計 2025 年全球锂電用 CNT 需求将達 1.1 萬噸

需求端：锂電池行業賽道寬廣，需求快速提升，2025 年全球需求有望達 1994GWh。放眼全球， 新能源汽車市場發展呈加速之勢，中國、歐洲、美國三個市場未來将持續貢獻重要增量，同時， 儲能、電動兩輪車等領域也有望迎來快速增長。我們預計到 2025 年全球動力電池需求達到 1523GWh，外加消費電池、儲能、電動工具、電動自行車等需求，我們預計 2025 年合計锂電 池需求量 1994Gwh，2020-2025 年均複合增速達到 50.2%。

中性預測下，預計 2025 年全球锂電用碳納米管粉體需求量将達到 1.1 萬噸。從碳納米管添加比 例來看，正極端三元材料和钴酸锂的導電性本身好一些，添加量比鐵锂小，鐵锂正極一般添加比 例為 0.5%以内（固含量），三元正極和钴酸锂一般為 0.1-0.2%；負極端石墨負極導電性本身 好一些，添加量比矽碳負極小，一般石墨負極幾乎不用碳納米管，因為石墨導電性能比較好，而 矽碳負極中矽的導電性能不好，需要長鍊的碳納米管去控制，添加量一般為 0.5%。根據不同正 負極材料體系的添加比例，我們把電池分成四種材料體系：磷酸鐵锂正極和石墨負極；三元正極 和石墨負極；高鎳三元正極和矽碳負極；钴酸锂電池。其中磷酸鐵锂電池體系碳納米管需求約 11 噸/GWh，三元石墨體系約 1.6-3.2 噸/GWh，高鎳矽碳體系約 6.1 噸/GWh，钴酸锂電池體系約 2 噸/GWh。根據測算，中性預計 2025 年全球锂電用碳納米管粉體需求量将達到 1.1 萬噸， 2020-2025 年年均複合增速達到 57.8%。

4.1 天奈科技

江蘇天奈科技股份公司成立于2011年，是一家緻力于碳納米管、石墨烯的研發、生産及應用性開 發和銷售的高新技術企業，商業化應用領域已包括锂電池、導電高分子複合材料、抗靜電塗料、 輪胎橡膠增強等；公司産品包括碳納米管粉體、碳納米管導電漿料、石墨烯複合導電漿料、碳納米管導電母粒等。公司擁有多壁碳納米管、單壁納米碳管制備的國際專利，以及碳納米管大批量 生産的專業技術。

天奈科技碳納米管漿料産銷量基本呈現逐年增長态勢，由于自産碳納米管粉體及産品客戶反應較好，碳管漿料業務整體營收逐年增長；2020 年受主要原材料 NMP 四季度大幅漲價影響，公司毛 利率和淨利率都有所下降。2021 年上半年公司加大市場開發力度，抓住行業快速發展機遇，公司 主營産品碳納米管導電漿料需求快速增長，出貨量大幅度上升，導緻營業收入、淨利潤較上年同 期均大幅增長。

從專利合作走向自主開發，研發實力奠定核心競争力。碳納米管的制備方法主要有化學氣相沉積 法、電弧放電法和激光蒸發法三種，其中氣相沉積法是宏量生長的主流制備方法。天奈科技創始 人擁有豐富的锂電産業履曆，與清華大學合作研發出納米聚團流化床宏量制備碳納米管的方法， 徹底解決了碳納米管連續化宏量制備生産的難題，基于清華大學層狀載體催化劑的概念，天奈自 主開發了第二代碳納米管催化劑并自主實現第二代碳納米管産品的産業化，并具有自主知識産權； 此外公司掌握具有自主知識産權的第三代催化劑及碳納米管産品的技術、掌握具有自主知識産權 的碳納米管複合産品的技術。

4.2 道氏技術

青島昊鑫新能源科技有限公司（以下簡稱“青島昊鑫”）成立于 2012 年, 作為石墨烯和碳納米管 導電劑的主要供應商之一，産品具有穩定性好、品質優異、性價比高等特點，受到國内外主要锂 離子電池生産商的認可。2016 年廣東道氏技術股份有限公司收購青島昊鑫 55%股權，并在 2018 年收購青島昊鑫剩餘股權，青島昊鑫成為道氏技術全資子公司。道氏技術導電劑産品的主要研發、 生産及銷售單位為青島昊鑫。

青島昊鑫于2014年開始批量将石墨烯導電漿料用于磷酸鐵锂電池，是國内最早将石墨烯批量應用 的企業之一。2017 年，公司又開發出用于三元電池的碳納米管導電漿料。但由于公司成立之初的生産場地系租用取得，基本沒有擴大規模空間，新生産基地的建設又有一定的周期，導緻采用流 化床工藝設備的産能未能放大、其它方面的投入也不足等，從而又影響了公司發展速度。目前公 司已在江門建設碳納米管粉體産品的生産基地。

青島昊鑫以科技研發為主導，擁有較強的自主創新能力，在傳統化學氧化還原法的基礎上，自主 開發出新型石墨烯制備技術，成為國内石墨烯産業化的領軍企業。公司目前重點在研項目有:新型 連續化環保提純技術、單壁碳納米管的研發制備、高倍率碳納米管的制備、高固含量導電劑的制 備等。

青島昊鑫導電劑産品主要以石墨烯導電劑和碳納米管導電劑為主，2020 年公司受疫情沖擊導電劑 銷量小幅下滑，但産銷率仍較高，同時因為市場競争加劇,導電劑價格大幅下降，疊加主要原材料 NMP 降幅有限，導電劑成本壓力加大，2020 年整體盈利能力有所下滑。

導電劑在锂電池中起到非常重要的作用，從整體來看，炭黑主要為點狀或片狀，而碳納米管為管狀或鍊狀，兩者結合使用可以形成更為豐富的導電網絡。随着新能源市場的快速擴張與行業空間 的打開，尤其是矽碳負極的商業化應用，由于碳納米管具有多重優勢，未來碳納米管導電劑将占 據越來越多的市場份額。一方面，随着越來越多新興企業進入導電劑行業，未來二線企業間競争 可能加劇；另一方面，由于碳納米管有極高的技術研發壁壘，頭部企業可以通過不斷産品叠代升 級來保障産品性能優勢和盈利優勢，從而維持甚至進一步提升市場地位，未來導電劑行業有望強者恒強。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站

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