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1、概述:碳纳米管是极具潜力的新型导电剂材料碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs)是一种同轴管状结构的碳原子簇(类似于树 木年轮环),其管径与管之间相互交错的缝隙都属于纳米数量级,根据管壁的层数 可以将 CNTs 分为单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs) 。碳纳 米管自被发现以来就因为其优异的电学、力学、化学等性能,在多项领域中显示 出巨大应用潜力。 (1)在锂电池领域,碳纳米管凭借优异导电性能,被广泛应用 于锂电池新型导电剂。 (2)在导电塑料领域,碳纳米管凭借其优越的导电性能和 力学性能,用来提升导电塑料的导电性和结构强度,已经显现出巨大的应用价值
1.1、“线接触”结构大幅提升导电性,长径比是重要衡量指标
碳纳米管凭借优异的导电性,可应用于锂电池导电剂领域。传统导电剂是炭黑颗 粒,而新型导电剂分别是 1 维或 2 维的碳管或石墨烯在电池电极中形成有效的线 或面导电网络。电池充放电过程中电子到活性材料的颗粒上的传送,用石墨烯及 碳纳米管新型导电剂可以直接从线或面内导通而不像传统导电剂通过颗粒的点对 点传导,导电效率极高,从而实现快速充放电,并对能量密度、循环使用寿命等 关键技术指标都有提升。
碳纳米管的长径比、碳纯度是其影响导电性的两个核心指标,直接决定了碳纳米 管的产品性能。产品长径比、碳纯度越高对应的导电性越好。
我国在锂电碳纳米管市场位于全球前列,推动锂电导电剂国产化率持续提升。近 年碳纳米管材料在锂电领域推广持续进步、国内厂商市占率持续提升,根据 GGII 数据,2014-2018 年中国锂电池领域导电剂国产化率从 12.9%大幅提升至 31.2%, 国产产品的渗透率持续提升。
碳纳米管导电剂渗透率方面,根据高工锂电数据, 2018 年动力锂电领域 CNTs 导电剂渗透率为 31.8%,我们预计到 2025 年 CNTs 导电剂渗透率将达到 80%。
总体来看,根据以上测算 2019 年全球动力锂电领域碳纳米管需求量约 1081 吨,预计至 2025 年全球动力锂电领域碳纳米管需求量将达到约 14156 吨, 2019-2025 年 CAGR 约 54%。
(5) 碳纳米管导电浆料生产:由于碳纳米管粉分散性差、容易发生团聚,导致 在应用过程中导电、导热性等大幅不及预期,目前的主流工艺是在将 CNT 粉体与 NMP、分散剂等进行混合,以浆料形式向下游客户销售。①按照 一定比例将分散剂和溶剂(NMP 或去离子水)进行搅拌,使得分散剂与 溶剂充分融合,随后加入一定比例的碳纳米管粉体,充分搅拌均匀至碳纳 米管粉体在溶剂中预分散。②将预分散好的浆料投入砂磨机进行分散,制 备得到分散均匀的碳纳米管导电浆料。
5、重点公司5.1、天奈科技:全球碳纳米管行业领先企业,产能提升正在路上
天奈科技是国内碳纳米管行业龙头,在研发、生产、专利布局、下游客户拓展等 领域均位居领先地位。公司主要从事纳米级碳材料及相关产品的研发、生产及销 售,主要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。目前公司已具备 CNT 粉体产能约 750 吨,CNT 浆料产能约 1.1 万吨,产能规模位居行业首位。得益于 2019 年公司实现科创板上市带来的融 资助力,公司正积极推进“年产 3000 吨碳纳米管与 8000 吨导电浆料以及收集 450 吨副产品氢项目”、“年产 300 吨石墨烯、3000 吨碳纳米管及 10000 吨导电浆料、 2000 吨碳纳米管导电母粒项目”的产能建设,预计随着在建项目的进一步落地, 公司收入&利润规模及市场占有率将迎来进一步提升。
5.2、卡博特:收购三顺纳米形成锂电导电剂全系列布局
近期美国导电剂生产商卡博特(Cabot)宣布旗下卡博特中国投资有限公司将以 1.15 亿美元(收购对价 债务)收购国内碳纳米管领先企业三顺纳米;三顺纳米为 全球碳纳米管生产领先企业,旗下产品获得三星 SDI、比亚迪等全球锂电领先企 业的认可和订单。收购完成后卡博特将成为全球唯一具备商业量产炭黑、碳纳米 管粉体、碳纳米管分散浆料的全系列锂电导电剂生产商。
根据公司招股书披露,公司拟规划由旗下全资子公司珠海三顺新建年产 10000 吨 碳纳米管导电浆料建设项目,项目计划总投资约 4 亿元,拟建成年产 10000 吨碳 纳米管导电浆料。其中项目建设期约为 24 个月,并于 2017 年 9 月完成“年产 1 万 吨碳纳米管导电浆料建设项目”在高栏港经济开发区的项目建设备案。
根据高工锂电数据,卡博特珠海基地已于 2019 年 5 月开工建设,一期锂电导电材 料年产能规划达 1 万吨。预计随着卡博特珠海基地的建成投产,国内碳纳米管行 业龙头集中度将进一步提升。
5.3、LG 化学:材料巨头加码碳纳米管市场布局,预计至 2021 年产能 规模扩张至约 1700 吨
LG 化学于 2011 年正式启动了碳纳米管的技术研发,2013 年建立 20 吨中试生产 线,2014 年成功研发出电池用材料和导电复合产品,仅在碳纳米管这一领域就拥 有 250 多项专利,并通过独立开发的世界最大规模的流化床反应器建立了大规模 生产体系。
LG 化学扩张碳纳米管市场布局至约 1700 吨。近期 LG 化学宣布为满足全球电动 汽车市场增长带来的对电池正极导电材料的爆发性需求,将积极开拓碳纳米管市 场;截至目前 LG 化学拥有碳纳米管产能约 500 吨,预计至 2021 年一季度在韩国 丽水工厂扩建年产能 1200 吨产线,届时公司总产能规模将达到约 1700 吨。 另一方面,LG 化学计划未来逐步增加北美、欧洲、中国等全球 IT 材料及整车客 户的碳纳米管供应,并计划在 2022 年继续扩大碳纳米管产能。
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(报告观点属于原作者,仅供参考。报告来源:兴业证券)
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