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新能源汽车产业链行业:纤维状导电剂性能优异碳纳米管有望引领行业发展-220331(23页).pdf

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新能源汽车产业链行业:纤维状导电剂性能优异碳纳米管有望引领行业发展-220331(23页).pdf

1、 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 新能源汽车产业链行业 行业研究 | 深度报告 纤维状导电剂以更低的添加量达到更优的性能将是导电剂的发展趋势纤维状导电剂以更低的添加量达到更优的性能将是导电剂的发展趋势之一之一。正极材料本身的离子与电子电导率较低,电阻值较高,容易引起电极极片的极化,是限制电池充放电循环和倍率性能的主要因素。导电剂可以建立更高效的电池正负极材料之间的导电网络和结构,同时提高电池倍率性能和循环寿命。与传统的导电剂相比,纤维状导电剂有较大的长径比和更优异的导电性能,因此纤维状

2、导电剂以更低的添加量达到更优的性能将是导电剂的发展趋势。当然,考虑到工艺、成本、正极材料特性等多种因素,纤维状导电剂对传统导电剂也并非百分百的完全替代,以纤维状导电剂碳纳米管为主,在其中加入颗粒状炭黑导电剂,共同发挥两者优势,有望成为未来的发展方向。 碳纳米管具备多重碳纳米管具备多重竞争竞争壁垒,行业壁垒,行业集中度进一步提升集中度进一步提升。碳纳米管的研发难度极高,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,同时碳纳米管管径和管长的控制方法及各项性能指标的测试上的技术难度也极高。另外,碳纳米管成本主要原材

3、料 NMP 上游 BDO 为大宗化工产品,因此碳纳米管受原材料成本波动较大,成本控制能力将成为行业竞争的重要指标。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。 中长期电车对油车的替代中长期电车对油车的替代加速加速,中性预计,中性预计 2025年全球锂电用碳纳米管粉体需求量将年全球锂电用碳纳米管粉体需求

4、量将达到达到1.1万吨。万吨。在主要国家核心政策推动、供给多元趋势加强和消费层面电车认可度提升的三重核心驱动因素下,中长期电动车将加速对油车的替代。放眼全球,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 2025 年合计锂电池需求量将达到 1994Gwh。受益锂电市场发展,碳纳米管导电剂市场需求将快速提升。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

5、,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%。 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

6、升市场地位,未来导电剂行业有望强者恒强。建议关注天奈科技(688116,未评级)、道氏技术(300409,未评级)等。 风险提示风险提示 下游锂离子电池需求不及预期,原材料价格波动,假设条件变化影响测算结果。 投资建议与投资标的 核心观点 国家/地区 中国 行业 新能源汽车产业链行业 报告发布日期 2022 年 03 月 31 日 卢日鑫 *6118 执业证书编号:S0860515100003 李梦强 执业证书编号:S0860517100003 林煜 执业证书编号:S08600521080002 顾高臣 *6119 执业证书编号:S0860520

7、080004 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 看好(维持) 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 2 目 录 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 . 5 1.1 导电剂是电池产业重要环节,纤维状导电剂优势明显 . 5 1.2 碳纳米管具有多重优势,替代品威胁较低 . 8 2、碳纳米管具备多重技术壁垒,行业竞争格局形成 . 10 2.1 碳纳米管研发壁垒极高 . 10 2.2 原材

8、料占比高,上游易受到 BDO 影响 . 11 2.3 行业集中度提升,二线企业竞争加剧 . 13 3、空间:中性预计 2025 年全球 CNT 需求将达 1.1 万吨 . 14 3.1 新能源汽车:多因素推动,燃油替代势如破竹 . 14 3.2 中性预计 2025 年全球锂电用 CNT 需求将达 1.1 万吨 . 15 4、相关企业 . 16 4.1 天奈科技 . 16 4.2 道氏技术 . 18 5、投资建议 . 20 风险提示 . 21 QYkXqUaZhUuUfW2X9YaQdNbRsQrRtRsQlOoOtPkPqQrQ8OoOwPNZpOqPvPsQpO 新能源汽车产业链行业深度报告

9、 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 3 图表目录 图 1:典型锂离子电池结构 . 5 图 2:锂电池正极结构示意图 . 5 图 3:导电剂作用 . 5 图 4:导电剂类型 . 6 图 5:不同导电材料结构 . 7 图 6:2016-2021 年中国锂电池导电剂出货量(吨) . 7 图 7:导电剂应用 . 8 图 8:单壁碳纳米管结构示意图 . 8 图 9:多壁碳纳米管结构示意图 . 8 图 10:各导电剂阻抗图 . 9 图 11:催化剂的研

10、发工艺 . 10 图 12:碳纳米管积碳生长研发 . 11 图 13:碳纳米管的应用研发 . 11 图 14:碳纳米管导电浆料上游图 . 12 图 15:2020 年天奈科技碳纳米管成本构成 . 12 图 16:2020 年天奈科技碳纳米管原材料成本构成 . 12 图 17:国内 NMP 现货价(元/吨) . 12 图 18:2017 年碳纳米管浆料出货量格局 . 13 图 19:2020 年碳纳米管浆料出货量格局 . 13 图 20:不同企业导电浆料单吨价格(万元/吨) . 14 图 21:不同企业导电浆料毛利率 . 14 图 22:多因素推动全球新能源汽车高增长 . 15 图 23:核心国

11、家和地区新能源汽车销量预测(单位:万辆) . 15 图 24:全球锂电池需求量(GWh) . 15 图 25:天奈科技业务布局 . 17 图 26:天奈科技碳纳米管浆料产能及销量(吨) . 17 图 27:天奈科技碳纳米管浆料收入情况(百万元) . 17 图 28:天奈科技归母净利润(百万元) . 17 图 29:天奈科技毛利率&归母净利率情况 . 17 图 30:天奈科技碳纳米管流化床工艺 . 18 图 31:青岛昊鑫导电剂产能及销量(吨) . 19 图 32:青岛昊鑫导电剂收入情况(百万元) . 19 图 33:青岛昊鑫导电剂净利润情况(百万元) . 20 图 34:青岛昊鑫导电剂毛利率&

12、净利率情况 . 20 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 4 表 1:不同导电剂性能比较 . 6 表 2:碳纳米管性能优势表现 . 8 表 3:不同导电剂价格比较 . 9 表 4:同行业碳纳米管指标比较 . 13 表 5:2021-2025 年全球锂电用碳纳米管粉体需求量预测(吨) . 16 表 6:青岛昊鑫石墨烯和碳纳米管导电剂等产品的技术发展历史 . 19 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,

13、碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 5 1、纤维状导电剂带来新一轮技术迭代,碳纳米管带来纤维状导电剂带来新一轮技术迭代,碳纳米管带来新优势新优势 1.1 导电剂是电池产业重要环节,纤维状导电剂优势明显 导电剂导电剂是是电池电池产业链重要环节。产业链重要环节。在锂离子电池正常的充放电过程中,需要锂离子、电子的共同参与,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,电极反应也只能够发生在电解液、导电剂、活性材料的接合处。而事实上,锂离子电池的正极、负极活性材料的

14、导电性都不佳:正极活性材料多为过渡金属氧化物或过渡金属磷酸盐,它们多为半导体或绝缘体,导电性较差;负极石墨材料的导电性稍好,但在多次充放电后石墨材料会膨胀收缩,石墨烯颗粒的间隙增大,影响电极反应。 图 1:典型锂离子电池结构 图 2:锂电池正极结构示意图 数据来源:三顺纳米招股说明书,东方证券研究所 数据来源:三顺纳米招股说明书,东方证券研究所 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。触电阻,加速电子的移动速率。因此,在锂离子电池电极材料中

15、加入导电剂能有效提高电子的迁移速率,从而提升电极的充放电速率并保证电池良好的充放电性能。 图 3:导电剂作用 资料来源:CNKI,东方证券研究所 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 6 颗粒状颗粒状导电剂和导电剂和纤维状纤维状导电剂各有千秋导电剂各有千秋。目前导电添加剂可以分为颗粒状和纤维状两种,传统的导电剂包括炭黑(KB)、乙炔黑(AB)、石墨(KS),高端导电剂则主要包括纳米碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CN

16、T)和碳纤维(GN)等。 图 4:导电剂类型 资料来源:天奈科技招股书,东方证券研究所 导电炭黑导电性适中、纯度高、成本低、市场份额大;导电石墨片径大且厚,不易形成导电网络,通常与导电炭黑复合使用;在高端导电剂中,碳纳米管导电性普遍较普通炭黑好,用量低但价格较高,且分散困难。 表 1:不同导电剂性能比较 类型类型 粒径 D50(nm) 长度(um) 比表面积(m2 /g) 吸油值(ml/100g) 电阻率(cm) 备注 导电炭黑 SP-Li 40 0.15-0.4 62 295 1*10E(-1) 导电性适中,纯度高,成本低,市场份额大 导电石墨 KS6 厚度 3.4 um 片径 6.5 20

17、 150 1*10E(-3) 片径大且厚,不易形成导电网络,通常与 SP 复合使用 科琴黑 EC-300J 50 10-100 800 310-350 1*10E(-3) 导电性较普通炭黑好,比表面积大,分散困难 ECP-600JD 30 10-100 1400 480-510 1*10E(-4) 比表面积大,用量较 EC-300J 更低,分散困难 新兴导电剂 VGCF 150 8-20 13-20 100-200 1*10E(-4) 单根 导电性较普通碳黑好,用量低,但价格高,分散困难 CNT 7-40 5-20 200 至 400 200 1*10E(-5) 单根 用量低,金属杂质含量高,

18、分散困难 Graphene 厚度 1-3 um 片径 1-10 um 300-800 500 1*10E(-6) 面内 用量比 VGCF 和 CNT少,纯度比 CNT 高,压实密度高,反弹小 资料来源:天奈科技招股说明书,东方证券研究所 与传统的导电剂相比,与传统的导电剂相比,新型新型导电剂导电剂优势明显优势明显。首先,与颗粒状导电剂相比,纤维状导电剂有较大的长径比,能够提高活性材料之间及其与集电极之间的粘结牢固性,有利于形成导电网络;其次, 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,

19、或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 7 炭黑、乙炔黑等传统导电剂与活性材料粒子点对点的接触方式会带来较大的热阻抗,从而带来一定的安全隐患;此外,导电添加剂本身并不能提供嵌脱锂容量,导致电池比能量与比功率的降低,以更低的添加量达到更优的性能将是导电剂的发展趋势,包括碳纳米管、石墨烯在内的各类新型导电剂恰恰能够满足这种需求。当然,考虑到工艺、成本、正极材料特性等多种因素,纤维状导电剂对传统导电剂也并非百分百的完全替代,以纤维状导电剂为主,在其中加入颗粒状导电剂,共同发挥两者优势,有望成为未来的发展方向。 图 5:不同导电材料结构 数据来源:CNKI,东方证券研究所

20、各导电材料出货量逐年提升,各导电材料出货量逐年提升,碳纳米管渗透率稳定碳纳米管渗透率稳定增长增长。受益下游动力市场快速增长,各导电材料出货量稳步增长,其中碳纳米管由于更优异的导电性能渗透率呈现稳定增长趋势,2021 年碳纳米管导电剂渗透率达到 21.2%。 图 6:2016-2021 年中国锂电池导电剂出货量(吨) 数据来源:GGII,东方证券研究所 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。我国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0200040006000800040002016201

21、720021E碳纳米管炭黑导电石墨石墨烯其他 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 8 势,但我国在炭黑生产制备方面没有优势,基本通过进口来满足市场。碳纳米管、石墨烯是对传统炭黑的协同和补充,通过炭黑(点状/片状)和碳纳米管(管状/链状)相结合的方式可以形成更为丰富的导电网络。 图 7:导电剂应用 数据来源:天奈科技招股说明书,东方证券研究所 1.2 碳纳米管具有多重优势,替代品威胁较低 碳纳

22、米管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。碳纳米管为管状的纳米级石墨晶体,是单层或多层的石墨烯层围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管状结构,一般分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管。其中,单壁碳纳米管具有更丰富的电学输运特性,更高的电导率、热导率、比强度和柔韧性;多壁碳纳米管具有较好的电学和热学传导性及稳定性。单壁和多壁碳纳米管结构示意图如下: 图 8:单壁碳纳米管结构示意图 图 9:多壁碳纳米管结构示意图 数据来源:天奈科技招股说明书,东方证券研究所 数据来源:天奈科技招股说明书,东方证券研究

23、所 碳纳米管具有非常优异的力学、电学、热学等性能。碳纳米管具有非常优异的力学、电学、热学等性能。在力学上,它具有极高的强度和极大的韧性;在电学上,导电性能优异;在热学上,热传导效率极高,导热性能突出;并且,其化学性质稳定,具有耐酸性和耐碱性。 表 2:碳纳米管性能优势表现 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 9 项目项目 性能优势性能优势 力学性能 具有极高的强度和极大的韧性。按理论计算,强度可为钢的 100 倍

24、,而密度只有钢的 1/6。还有极高的韧性,硬而不脆,当外部施加巨大的压力时,会发生弯曲、打卷绞结的情况,但是不会断裂;当外力释放后,又将恢复原状 电学性能 具有良好的电学性能,碳原子以正六边形的微观形式组成基础单元结构,这种结构下共轭效应显著,电子可以脱离单个碳原子的束缚而在较大范围内自由运动。理论上导电性能仅次于超导体。电子通过碳纳米管时不会产生热量,因此能量损失微小,其导电性能优于常规导电材料 热学性能 具有优异的导热性能,可以沿管长方向迅速传导热量。理论上是目前己知的最好的导热材料,其理论导热效率约为自然界最好导热材料金刚石的 3-6 倍 化学稳定性 化学性质稳定,具有耐酸性和耐碱性。在

25、高分子复合材料中添加碳纳米管可以提高阻酸抗氧化性能,可以应用于航天、航空、国防、军工等领域 数据来源:天奈科技招股说明书,东方证券研究所 碳纳米管导电性能碳纳米管导电性能更更好。好。不同材料的导电剂体系阻抗不同,阻抗越低,代表导电性能越好。新型导电剂材料性能优于传统材料,碳纳米管+石墨烯复合导电剂阻抗最低,在单一材料导电剂里碳纳米管导电剂性能最优。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。 图 10:各导电剂阻抗图 数据来源:天奈科技招股说明书,东方证券研究所 碳纳米管价格虽比传统导电剂高,但添加量更小。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:

26、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1/61/2。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。 表 3:不同导电剂价格比较 导电剂种类导电剂种类 市场粉体价格(万元市场粉体价格(万元/ /吨)吨) 22.84

27、3.249.450.452.755.387.5100286.20500300350碳纳米管+石墨烯Supper P+石墨烯碳纳米管Supper P+碳纳米管+石墨烯Supper P+科琴黑Supper P+碳纳米管科琴黑Supper P石墨烯阻抗() 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 10 炭黑类导电剂(SP) 5.0-6.5 炭黑类导电剂(KS-6) 9.0-11.0 导电石墨类导电剂

28、14.0-16.0 碳纳米管导电剂 30-40 石墨烯导电剂 40-50 数据来源:卓创资讯,东方证券研究所 2、碳纳米管具备多重技术壁垒,行业竞争格局形成、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 碳纳米管碳纳米管的的研发难点研发难点主要主要在于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,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

29、生成金属氢氧化物沉淀,化学反应式为MNO3+NH3H2OMOH+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 2MOHM2O+H2O。 图 11:催化剂的研发工艺 数据来源:中环慧博咨询,东方证券研究所 碳纳米管积碳生长研发: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

30、米管。生长碳纳米管的化学方程式为:2C3H8C6(碳纳米管)+8H2 。 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 11 图 12:碳纳米管积碳生长研发 数据来源:中环慧博咨询,东方证券研究所 碳纳米管的应用研发(导电浆料)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

31、,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。 图 13:碳纳米管的应用研发 数据来源:中环慧博咨询,东方证券研究所 2.2 原材料占比高,上游易受到 BDO 影响 原材料价格占比高,原材料价格占比高,上游易受上游易受 BDO 影响影响。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

32、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。 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 12 图 14:碳纳米管导电浆料上游图 数据来源:天奈科技环评,东方证券研究所 图 15:2020

33、 年天奈科技碳纳米管成本构成 图 16:2020 年天奈科技碳纳米管原材料成本构成 数据来源:天奈科技公告,东方证券研究所 数据来源:天奈科技公告,东方证券研究所 图 17:国内 NMP 现货价(元/吨) 数据来源:WIND,东方证券研究所 原材料, 70%人工, 4%能源, 8%制造费用, 19%NMP, 89%丙烯, 4%液氮, 1%分散剂, 3%其他材料, 3%05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045,000现货价:N-甲基吡咯烷酮(NMP):国内 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有

34、关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 13 2.3 行业集中度提升,二线企业竞争加剧 行业集中度行业集中度进一步提升进一步提升,未来二线企业竞争可能加剧,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

35、,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。 图 18:2017 年碳纳米管浆料出货量格局 图 19:2020 年碳纳米管浆料出货量格局 数据来源:GGII,东方证券研究所 数据来源:GGII,东方证券研究所 各企业的碳纳米管性能各有不同。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。 表 4:同行业碳纳米管指标比较 序号序号 公司公司 产品型号产品型号

36、 直径直径 nm 长度长度 m 纯度纯度% 1 三顺纳米 CNTs40 30-50 5-12 99.2 HCNTs10 10-20 5-12 99.5 CNTs10 10-20 5-12 97.5 GCNTs5 5-10 15 99.2 CNTs20 20-30 5-12 98.7 2 青岛昊鑫 / 8-5 10-20 98 3 德方纳米 CNT-F1 7-12 5-10 99.99 CNT-N1 50-100 5-10 99.98 4 无锡东恒 DH-S1 粉末 40-60 10-20 98 DH-P1-5B 浆料 50 20 98 DH-P2-5 浆料 10-20 20 98 31%20%

37、11%11%9%4%2%2%10%天奈科技三顺纳米德方纳米集越纳米青岛昊鑫无锡东恒金百纳纳米港其他32%24%20%8%5%11%天奈科技集越纳米卡博特(三顺纳米)青岛昊鑫无锡东恒其他 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 14 5 金百纳 GCN168-CO2 30-60 / 97.5 GCN168-CO1 10-25 / 97.5 GCN168-CO4 7-15 / 97.5 GCN168-COH 5-12 /

38、 99.5 6 纳米港 NTP3003 7-15 5-15 95 NTP3021 15-25 5-15 95 7 天奈科技 第三代产品 5-10 5-30 纯化前 95.0 纯化后 98.5 第二代产品 7-11 5-20 纯化前 90.0 纯化后 99.8 第一代产品 10-15 3-10 纯化前 97.5 纯化后 99.8 数据来源:天奈科技招股说明书,东方证券研究所 天奈科技整体盈利水平处于领先。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。 图 20:不同企业导电浆料单吨价格(万元/吨) 图 21:不

39、同企业导电浆料毛利率 数据来源:公司公告,东方证券研究所 数据来源:公司公告,东方证券研究所 3、空间:中性预计空间:中性预计 2025 年全球年全球 CNT 需求将达需求将达 1.1 万万吨吨 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。在新能在新能源汽车产业,中国双源汽车产业,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。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

40、 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%,0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.50200192020天奈科技青岛昊鑫德方纳米0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%200192020天奈科技青岛昊鑫德方纳米 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申

41、明。 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。 图 22:多因素推动全球新能源汽车高增长 图 23:核心国家和地区新能源汽车销量预测(单位:万辆) 数据来源:东方证券研究所 数据来源:GGII,东方证券研究所 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,需求端:锂电池行业赛道宽广,需求快速提升,20252025 年全球需求有望达年全球需求有望达 1

42、19 99494GWhGWh。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%。 图 24:全球锂电池需求量(GWh) 数据来源:GGII,东方证券研究所 0%20%40%60%80%100%02004006008000中国欧洲美国其他20212025复合增速050010001

43、5002000250020202021E2022E2023E2024E2025E动力电池消费电池储能电池两轮车电动工具其他领域 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 16 中性预测下,预计中性预测下,预计 2 2025025 年全球锂电用碳纳米管粉体需求量将达到年全球锂电用碳纳米管粉体需求量将达到 1 1. .1 1 万吨。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

44、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 20

45、25 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%。 表 5:2021-2025 年全球锂电用碳纳米管粉体需求量预测(吨) 2020A2020A 2021E2021E 2022E2022E 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 全球锂电池需求 261 483 727 1063 1492 1994 三元电池需求量 127 233 369 602 889 1227 磷酸铁锂电池需求量 62 173 277 375 510 673 钴酸锂电池需求量 72 77 81 85 93 94 磷酸铁锂电池 CNT 需求 6

46、78 1907 3050 4128 5609 7404 钴酸锂电池 CNT 需求 145 153 162 170 187 187 三元电池中高镍硅碳比例 1% 3% 5% 8% 10% 12% 高镍硅碳电池 CNT 需求 8 43 113 294 542 898 三元石墨电池装机量 125 226 350 554 800 1080 三元电池 CNT 用量-乐观 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 三元电池 CNT 用量-中性 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 三元电池 CNT 用量-悲观 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 三元电池 CNT 需求-乐观 4

47、01 723 1122 1774 2561 3456 三元电池 CNT 需求-中性 314 565 876 1386 2000 2700 三元电池 CNT 需求-悲观 201 362 561 887 1280 1728 CNT 需求合计-乐观 1232 2825 4445 6365 8899 11945 CNT 需求合计-中性 1144 2667 4200 5977 8338 11189 CNT 需求合计-悲观 1031 2464 3884 5478 7618 10217 数据来源: GGII,东方证券研究所 4、相关企业相关企业 4.1 天奈科技 江苏天奈科技股份公司成立于2011年,是一家

48、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 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 17 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。 图 25:天奈科技业务布局 数据来源:公司官网,东方证券研

49、究所 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。 图 26:天奈科技碳纳米管浆料产能及销量(吨) 图 27:天奈科技碳纳米管浆料收入情况(百万元) 数据来源:公司公告,东方证券研究所 数据来源:公司公告,东方证券研究所 图 28:天奈科技归母净利润(百万元) 图 29:天奈科

50、技毛利率&归母净利率情况 020004000600080004000020产量/吨销量/吨0%50%100%150%200%250%005006002001920202021H1营业收入/百万yoy 新能源汽车产业链行业深度报告 纤维状导电剂性能优异,碳纳米管有望引领行业发展 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 18 数据来源:公司公告,东方证券研究所 数据来源:公司公告,东方证券

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