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锂电池新型导电剂专题报告:碳纳米管和石墨烯
来源:未来智库 2023-02-21 302
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    (获取报告请登陆未来智库www.vzkoo.com)

    新型导电剂的替代之路:性能改善,技术为王

    新型导电剂的角色:小产品,大作用

    导电剂作为锂电池的关键辅材,起着增加活性物质导电接触的作用。锂电池正 极常采用层状钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等作为活性材料,由于这些活性材料本身的导电性差,使得电极的内阻较大、放电深度不够,结果导致活性材料 的利用率低、电极的残余容量大。而导电剂作为一种关键的辅材,可以增加活 性物质之间的导电接触,电池制造企业通常在极片制作时加入一定量的导电剂 提升锂电池中电子在电极中的传输速率,进而提升锂电池的倍率性能和改善循 环寿命。

    碳纳米管增速可期,石墨烯有望重新起航

    补贴政策与能量密度挂钩以及友好乘用车是三元电池快速起量的根本原因。磷 酸铁锂电池凭借安全性、循环寿命、价格等优势在初始时占据着最大的市场份 额,但随着补贴政策与高能量密度挂钩,磷酸铁锂电池能量密度提升瓶颈较为 明显,三元材料电池能量密度大的优势成为乘用车的主流选择。随着乘用车产 量和市场份额快速提升,三元材料电池也迅速超过磷酸铁锂电池占据市场主流 地位。2018 年国内三元装机 34.25GWh 较 17 年增长 114%,而磷酸铁锂整体 装机增幅仅为 19.44%。

    退补提速或将重新挖掘磷酸铁锂电池应用场景。鉴于目前新能源车企的盈利情 况相对较差,新能源汽车补贴大幅下降的情况下,整车厂不外乎几种选择:1、 追求更高能量密度电池以博取较高档补贴;2、改用相对更廉价的磷酸铁锂电池 以降低成本;3、通过提升新能源汽车售价及压缩供应链利润来分解退补压力。 我们认为更多情形下是多种解决方式的并用。

    从 2018 年新补贴政策实施后可以明显看到对价格相对敏感的专用车 LFP 装机 占比出现跳跃式提升。我们测算按 NCM 1.1 元/Wh 和 LFP 0.95 元/Wh 的价格 计算,若单车带电 50 度,LFP 替换 NCM 的单车成本可下降 7500 元左右,对 于售价相对便宜的专用车以及 A00、A0 级乘用车经济性更强。而 19 年 1-10 月 A00、A0 级乘用车装机量占比大概在 27%和 16%,考虑到 2020 年销量增长我 们认为 LFP 电池重新挖掘应用场景的空间可期。

    目前新型导电剂碳纳米管主要应用于三元电池,碳纳米管与石墨烯复合应用于磷酸铁锂电池。由于石墨烯其自身二维片状结构对于导电离子迁移的阻碍作用, 单独使用时其离子传导效果不如碳纳米管,因此目前主要与碳纳米管复合应用 于磷酸铁锂电池,比较常见的如“碳纳米管 石墨烯”为 3:2 以及“SP 碳纳米管 石墨烯”为 67:30:3 等,从目前的技术发展路径看,无论是三元电池还是磷酸铁 锂电池的性能提升都离不开碳纳米管掺杂的新型导电剂。

    性能与成本的考量——导电剂的未来之路

    更长长径比、更好分散度、更高生产效率是新型导电剂未来发展方向。从目前 的技术发展路径看,海外碳纳米管导电剂生产商的技术路径为制备长径比更大、 纯度更高的碳纳米管,同时目前市场上的碳纳米管基本为多壁碳纳米管,而单 壁碳纳米管因为直径小、长径比更大因此具有更优异的性能,是各碳纳米管生 产企业未来研发的方向。由于目前碳纳米管的应用尚处于快速替代阶段,自身 技术迭代仍在加速,目前暂无其他替代方案。

    原材料 NMP 成本占比高,导电剂未来降本空间有限。导电浆料是将碳纳米管 粉体与其他材料分散混配而成,一般碳纳米管质量占比约 5%。根据天奈科技数 据显示,目前导电浆料的成本结构中原材料成本和制造费用占比分别为 66%和 22%,其中原材料的主要成分包括 NMP、丙烯、液氮和分散剂,NMP 成本占 材料成本比重接近 80%,因此导电剂成本波动较大程度上受 NMP 价格影响, 而目前 NMP 价格为 15250 元/吨,处于相对历史中下位置,成本下降空间有限; 此外制造费用中间接人工以及委托加工费相对占比较高,导电剂生产企业通过 提升制造效率以及减少委外加工比例有望进一步缩减成本。

    行业集中度有望提升,资本助力行业腾飞

    行业小而美,集中度进一步提升

    碳纳米管导电剂行业集中度提升,尾部产能出清趋势明显。碳纳米管属于新型 碳纳米材料,一方面下游应用对产品指标要求较高,生产企业需要对碳纳米管 的长径比、纯度、分散度等拥有较高的技术水平;另一方面下游锂电池企业对 供应商有着严格的高差程序,全面评估其产品质量、稳定性、一致性以及持续 供货能力,验证周期较长,以上两点构成了行业具有较高的技术和资本壁垒。 从出货量角度看,行业持续龙头集中态势,2017 年行业 CR8 为 90%、CR3 为 62.90%,2018 年行业 CR8 提升至 95.1%,CR3 提升至 68.00%,尾部产能呈 现较为明显的出清格局。

    国产化程度高,对传统导电剂持续进口替代。在碳纳米管等新型导电剂出现前, 炭黑类、导电石墨以及 VGCF 等传统导电剂在锂电池中应用相当成熟,而主流 的 SP、乙炔黑、科琴黑、KS、VGCF 等主要来自 Cabot、TIMCAL 、LION、 日本电气化学、日本昭和电工等国外企业,中国锂电池在导电剂方面长期依赖 进口。而国产碳纳米管导电剂的推广改变了锂电池导电剂依赖进口的局面,根 据高工锂电统计,2018 年我国锂电池导电剂行业国产化率为 31.2%,较 2017 年提升 3 个百分点。

    龙头企业受益于行业发展红利,盈利能力持续领先。鉴于碳纳米管导电剂以碳 纳米管粉体及分散为核心技术,技术持续高速迭代,不同代际产品销售价格差 异较大,而其成本占比较大的 NMP、丙烯、液氮、分散剂等相对成本占比较为 稳定,因此新代产品享受较高的盈利空间。行业龙头企业一方面受益于产品结 构变化带来的盈利能力提升,另一方面伴随技术提升和规模化生产成本占据一 定优势。

    大客户战略,下游客户深度绑定

    锂电领域验证周期长,供应链关系稳定。目前碳纳米管导电浆料下游主要为动 力电池优质企业以及 3C 数码电池生产商,相对供应关系较为稳固,特别是动 力电池领域,部分企业对导电剂纯度、性能、稳定供货等具有较高要求,因此 验证周期较长。目前主流导电剂公司基本采取大客户绑定战略,其出货量和市 场份额受下游客户市场份额影响较大。

    动力电池客户集中度持续提升,供应商龙头效应凸显。而动力电池客户结构仍 有较大变化,从装机结构角度看,行业一超多强的格局进一步加剧,2019 年 1-10月份CR1份额从41.21%提升至49.83%,CR3从66.86%提升至75.02%, 下游的行业集聚进一步推动产业链导电剂集中度提升,导电剂龙头公司将受益 于龙头公司份额以及渗透率双重红利。

    资本助力,行业龙头产能扩张加速

    产业持续并购与上市,龙头企业获资本助力。由于碳纳米管前期研发费用以及 前段设备投入相对较高,因此行业龙头纷纷寻求上市以及资本助力。2017 年 12 月三顺纳米提交了 IPO 申请(目前已终止),2016 年 4 月青岛昊鑫接受道氏 技术投资并于 2018 年成为道氏技术全资子公司;天奈科技于 2019 年 9 月登陆 科创板,成功募集资金 92743.25 万元。

    行业产能扩张加速,优质企业产能利用率高。行业龙头天奈科技截至 2019 年 9 月 20 日拥有碳纳米管浆料产能 1.2 万吨(碳管 800 吨,石墨烯 12.5 吨) ,通过 募投项目新增碳纳米管浆料产能 1.8 万吨,碳纳米管产能 6000 吨、石墨烯 300 吨,项目周期 2 年。而青岛昊鑫方面计划新增 600 吨碳纳米管产能(对应浆料 10000-12000 吨),行业龙头纷纷扩产匹配下游需求增长。产能利用率方面,除 少数几年产能极速扩张期行业龙头产能利用率普遍较高,其中天奈科技和三顺 纳米产能利用率普遍接近 80%水平,而青岛昊鑫也在 65%以上。

    行业产能扩张最终取决于下游需求增速。相对于锂电正负极等产能投建周期较 长的环节,导电剂环节产能释放速度较快,因此在足够资本助力下产能并不是 行业主要发展瓶颈,而碳纳米管制备技术、分散技术以及客户供应链才是竞争 壁垒所在。目前行业龙头企业均采取稳中有进的策略,根据下游客户需求变化, 在保证产能利用率的同时稳步提升产能。

    投资建议:看好新型导电剂行业发展前景,推荐技术领先的行业龙头

    我们认为:

    第一,动力锂电池行业将持续高速增长态势,2020 年是新能源汽车全球化元年, 欧洲市场依靠“碳排放法规 补贴政策倾斜 传统整车厂发力”将逐步成为全球新 能源汽车重要增长点,而国内新能源汽车市场依靠“政策刺激 爆款车型推动”也 有望实现较快增长。

    第二,“锂电池高镍化、高倍率、长循环寿命 负极硅基化”趋势将加速新型导电 剂渗透率提升。

    第三,目前国内动力电池龙头企业和海外动力电池企业新型导电剂渗透率较低, 伴随电池要求提升其渗透率将迎来飞跃。

    第四,碳纳米管新型导电剂技术持续快速进步,新产品享受较高技术溢价。

    第五,技术和供应链壁垒将加速新型导电剂行业集中度提升,龙头企业优势更 加明显。

    综上所述,我们认为拥有核心研发能力、产品性能领先、客户结构优异且获得 资本助力的导电剂龙头公司有望率先在行业竞争中突围,重点关注天奈科技、 道氏技术。

    天奈科技:碳纳米管导电剂龙头

    公司核心技术:碳纳米管受制于连续化宏量制备难题,其在很长一段时间内无 法商业化有效推广,公司和清华大学合作研发的利用纳米聚团流化床宏量制备 碳纳米管的方法彻底解决了该世界性难题,公司掌握的碳纳米管制备技术已被 国际知名化工企业 SABIC 认可,同时公司在催化剂、碳纳米导电浆料分散剂等 领域拥有领先行业的技术和专利。

    公司业务情况:专注碳纳米管导电浆料,客户结构优异,登陆科创板产能扩张 迅速

    江苏天奈科技股份有限公司前身天奈有限成立于 2011 年,2017 年 12 月完成 股改,公司主要从事纳米级碳材料及相关产品的研发、生产和销售,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,其中碳纳米管导电浆料可运用于锂电池中作为新型导电剂,碳纳米管 导电母粒主要应用于导电塑料领域。

    公司目前是国内最大的碳纳米管生产企业,拥有碳纳米管年产能 800 吨,碳纳 米管浆料产能 12000 吨,公司通过科创板募集资金 9.27 亿元拟新增碳纳米管 浆料产能 1.8 万吨,碳纳米管产能 6000 吨、石墨烯 300 吨,项目周期 2 年, 在碳纳米管及相关复合材料领域处于全球领先水平。

    公司目前主要营收贡献为碳纳米管导电浆料,2018 年的主营业务结构中,碳纳 米管导电浆料收入占比达到 99.31%,碳纳米管粉体收入占比为 0.67%。公司 客户涵盖国内外一流企业包括比亚迪、ATL、CATL、天津力神、孚能科技、欣 旺达、珠海光宇、亿纬锂能、卡耐、中航锂电、万向等,是碳纳米管导电剂的 龙头企业。此外公司积极开拓碳纳米管在导电塑料领域的应用,目前公司已和 SABIC、Total、Clariant、Polyone 展开合作产品开始小量供货,该系列产品有 望成为未来业绩新的增长点。

    ……

    投资建议

    综合上述几个方面的估值,我们认为公司股票价值在 26.79 元~31.02 元之间, 相对于 2020 年预期收益,动态市盈率分别为 35 倍和 56.4 倍,相对于目前公 司股价溢价 5.1%—21.6%,估值仍具有吸引力,给予“增持”评级。

    道氏技术:陶瓷材料龙头转向锂电行业,新型导电剂优质企业

    公司概况:陶瓷釉料及墨水龙头布局钴锂新材料和导电剂

    公司传统建筑陶瓷材料业务包括陶瓷釉和陶瓷墨水,通过新材料和新技术拓展 下游客户,增加品牌议价能力;公司通过投资佳能能源、青岛昊鑫、宏瑞新材 料布局钴锂产业链以及导电剂。2018 年公司收入结构中,导电剂占比为 7.96%, 三元前驱体和钴盐占比分别为 30.2%和 23.12%,陶瓷墨水和釉料占比分别为 13.54%和 10.30%

    导电剂方面,目前青岛昊鑫已经拥有 10000 吨浆料产能(含 5000 吨石墨烯), 后续产能持续扩建中,拥有比亚迪、国轩高科、湖南宏翔、江西安驰、芜湖天 戈、AMITA、珠海光宇等客户,其技术能力和生产规模在行业内属于第一梯队 行列,业绩持续较高增速。

    钴产业链方面,公司通过布局加纳能源形成了从刚果金氢氧化钴到国内钴盐、 三元前驱体较为完整的产业链,同时公司也生产销售部分电解铜。截至 2018 年底其拥有钴盐产能 6000 吨、电解铜 6000 吨、氢氧化钴 2000 吨、三元前驱 体 12000 吨,伴随前驱体以及钴盐产能扩张,公司钴产业链业绩有望迎来爆发。

    锂产业链方面,宏瑞新材料通过自主开发工艺实现锂云母提锂,预计 2020 年 投产,届时将形成 8500 吨电池级 1500 吨工业级碳酸锂产能。

    ……

    投资建议

    综合上述几个方面的估值,我们认为公司股票价值在 12.33 元~15.07 元之间, 相对于 2020 年预期收益,动态市盈率分别为 30.8 倍和 37.7 倍,相对于目前公 司股价溢价 8.2%—32.2%,估值安全边际较高,给予“增持”评级。

    ……

    (报告来源:国信证券)

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