中國(guó)碳納米管導(dǎo)電劑趨勢(shì)分析

中國(guó)碳納米管導(dǎo)電劑趨勢(shì)分析一、碳納米管導(dǎo)電劑產(chǎn)業(yè)概述1、分類狀況由于鋰離子電池正極材料通常為半導(dǎo)體或絕緣體，電導(dǎo)率較低，因此需要額外添加導(dǎo)電劑以提高正極電導(dǎo)率。常見的導(dǎo)電劑有碳納米管、炭黑、導(dǎo)電石墨、石墨烯及其混合產(chǎn)品等，由于碳納米管作為新型導(dǎo)電劑性能優(yōu)異，添加量小，成長(zhǎng)空間大近來年備受市場(chǎng)關(guān)注，在高端數(shù)碼電池領(lǐng)域的應(yīng)用比例可達(dá)50%以上。雖然石墨烯導(dǎo)電劑也具有導(dǎo)電性優(yōu)異的特點(diǎn)，但適用范圍較碳納米管導(dǎo)電劑有局限性較高，主要用于磷酸鐵鋰電池。2、競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)碳納米管導(dǎo)電劑有望逐步替代炭黑等傳統(tǒng)導(dǎo)電劑成為動(dòng)力鋰電池的主流導(dǎo)電劑。一方面，相對(duì)于傳統(tǒng)導(dǎo)電劑而言，碳納米管具有更大的長(zhǎng)徑比和更低的阻抗，具備更好的導(dǎo)電性能，有助于改善鋰電池的倍率性能和循環(huán)壽命。另一方面，碳納米管能夠通過降低非活性物質(zhì)的占比來提升鋰電池能量密度。為提高動(dòng)力鋰電池的能量密度和循環(huán)壽命，各鋰電池企業(yè)在研發(fā)正負(fù)極新材料體系的同時(shí)，致力研究通過其他材料提升鋰電池能量密度。碳納米管憑借其較高長(zhǎng)徑比的特性，相較于炭黑能夠進(jìn)一步提高鋰電池的倍率性能，并可以通過更少的添加量來提升正極活性物質(zhì)含量，從而提升鋰電池能量密度。盡管在市場(chǎng)應(yīng)用的早期階段，較高的價(jià)格是碳納米管替代炭黑成為動(dòng)力鋰電池主流導(dǎo)電劑的主要障礙，但碳納米管作為一種新型材料，隨著市場(chǎng)接受度的提升、大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化以及價(jià)格的持續(xù)下降，相比于炭黑等傳統(tǒng)導(dǎo)電劑在性價(jià)比上的差距持續(xù)縮小,根據(jù)GGII數(shù)據(jù)，碳納米管市場(chǎng)滲透率持續(xù)增長(zhǎng)，到2019年已達(dá)37%。二、碳納米管導(dǎo)電劑驅(qū)動(dòng)因素1、動(dòng)力鋰電池在全球大力發(fā)展新能源汽車的大背景下，動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)直接帶動(dòng)碳納米管需求擴(kuò)張。根據(jù)GGII數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)量自2015年起逐年增長(zhǎng)，到2019年達(dá)62.4%，2020年公共衛(wèi)生事件影響下，增速放緩，僅達(dá)62.9萬噸，同比2019年增長(zhǎng)0.8%。導(dǎo)電劑的添加量服從“滲透閾值”理論，即導(dǎo)電劑在添加到一定量后在活性物質(zhì)之間達(dá)到最優(yōu)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，繼續(xù)添加則能顯著提升電極材料的導(dǎo)電性能。傳統(tǒng)炭黑導(dǎo)電劑在正極材料中的添加量一般為3%，而新型導(dǎo)電劑因其高效的導(dǎo)電性能，一般可將添加量降低至0.5-1.0%。以傳統(tǒng)的導(dǎo)電炭黑和碳納米管迚行對(duì)比，碳納米管的添加量?jī)H為炭黑的1/6-1/2。雖然碳納米管單價(jià)是炭黑單價(jià)的10倍，但碳納米管較低的摻雜量使得其總體花費(fèi)為炭黑的1.4-5.5倍。2、新能源汽車當(dāng)前制約新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要原因?yàn)槔m(xù)航里程問題，而提升鋰電池的能量密度是解決這一問題最直接有效的方式。具體體現(xiàn)為提高正負(fù)極活性物質(zhì)的比容量或者降低非活性物質(zhì)占比來提高活性物質(zhì)添加量。達(dá)到同樣的導(dǎo)電效果，碳納米管的用量?jī)H為傳統(tǒng)導(dǎo)電劑的1/6-1/2，因此可以通過降低非活性物質(zhì)占比來提高活性物質(zhì)添加量，從而提升鋰電池能量密度。在我國(guó)雙碳政策下，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速擴(kuò)張，（根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2021年1-9月銷已達(dá)215.7萬輛，再創(chuàng)新高），將成為我國(guó)碳納米管導(dǎo)電劑發(fā)展關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。三、碳納米管導(dǎo)電劑現(xiàn)狀分析1、出貨量在高能量密度鋰電需求的帶動(dòng)下，碳納米管導(dǎo)電漿料出貨量將保持高增長(zhǎng)趨勢(shì)。根據(jù)GGII，2020年我國(guó)碳納米管導(dǎo)電漿料出貨量為4.8萬噸，2016-2020年出貨量年復(fù)合增長(zhǎng)率為36%。據(jù)GGII預(yù)計(jì)，2021年中國(guó)碳納米管導(dǎo)電漿料出貨量將達(dá)7.2萬噸，未來五年中國(guó)碳納米管導(dǎo)電漿料市場(chǎng)銷量將保持高增長(zhǎng)的趨勢(shì)，到2025年，中國(guó)碳納米管導(dǎo)電漿料出貨量將突破32萬噸。2、競(jìng)爭(zhēng)格局行業(yè)集中度高，龍頭企業(yè)地位穩(wěn)固，競(jìng)爭(zhēng)格局明晰。據(jù)數(shù)據(jù)，按出貨量口徑計(jì)算，2017年行業(yè)CR4為74.0%，2020年CR4為82.7%，行業(yè)集中度高且集中趨勢(shì)明顯。2020年，江蘇天奈的市場(chǎng)份額穩(wěn)占第一，為32.3%，龍頭地位穩(wěn)固。市場(chǎng)份額占據(jù)前五的企業(yè)還包括集越納米、卡博特、道氏技術(shù)和無錫東恒，市場(chǎng)份額分別為23.8%、19.6%、8.3%和5.2%，競(jìng)爭(zhēng)格局明晰。注：按出貨量口徑國(guó)內(nèi)產(chǎn)能和技術(shù)領(lǐng)先，外資追趕。目前全球碳納米管產(chǎn)能主要在國(guó)內(nèi)，國(guó)外廠商生產(chǎn)量較小。2020年，天奈科技、青島昊鑫、三順納米的粉體產(chǎn)能分別達(dá)到800噸、800噸和2000噸，漿料產(chǎn)能分別達(dá)到3萬噸、1.7萬噸和1.3萬噸，遠(yuǎn)高于外資企業(yè)。隨著動(dòng)力電池對(duì)碳納米管需求的增長(zhǎng)，外資通過自研和收購(gòu)等方式入場(chǎng)，如LG化學(xué)依靠化工領(lǐng)域的積累進(jìn)行自研，卡博特通過收購(gòu)三順納米的方式進(jìn)行布局。3、國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度傳統(tǒng)導(dǎo)電劑依賴進(jìn)口，新型導(dǎo)電劑國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先。中國(guó)鋰電池導(dǎo)電劑的國(guó)產(chǎn)率從2014年的12.9%逐漸增長(zhǎng)到了2018年的31.2%，年復(fù)合增長(zhǎng)率為24.7%，以此預(yù)計(jì)2020年的國(guó)產(chǎn)率將提升到48.5%。增量市場(chǎng)的提升空間意味著國(guó)產(chǎn)導(dǎo)電劑的需求市場(chǎng)將處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，為形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)且成本降低的國(guó)內(nèi)導(dǎo)電劑生產(chǎn)廠商提供了機(jī)會(huì)。四、碳納米管導(dǎo)電劑發(fā)展趨勢(shì)1、推進(jìn)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程國(guó)內(nèi)鋰電企業(yè)在傳統(tǒng)導(dǎo)電劑領(lǐng)域長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，中國(guó)作為全球最大的電動(dòng)車市場(chǎng)，鋰電池材料行業(yè)快速成長(zhǎng)，隨著碳納米管生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步以及規(guī)模化，碳納米管作為新型導(dǎo)電劑的優(yōu)勢(shì)開始逐步體現(xiàn)，逐漸開始導(dǎo)入下游電池廠家。隨著碳納米管導(dǎo)電劑在鋰電應(yīng)用的推廣，我國(guó)鋰電池導(dǎo)電劑市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)化率逐年提高。2、與硅基負(fù)極相互促進(jìn)碳納米管能夠提高硅基負(fù)極的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，硅基負(fù)極商業(yè)化加速推進(jìn)，進(jìn)一步提升碳納米管需求。碳納米管具有獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力學(xué)性能，與硅材料復(fù)合后可以有效抑制和緩解充放電過程中硅材料的體積膨脹效應(yīng)以及穩(wěn)定SEI。同時(shí)，碳納米管具有極高的電子遷移率，能夠顯著提升硅基復(fù)合材料的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性。目前商業(yè)化程度較高的硅基負(fù)極材料包括硅/炭復(fù)合材料和氧化亞硅復(fù)合材料，隨著主要材料