动力锂电驱动碳纳米管需求迎来爆发

1、目录1、概述：碳纳米管是极具潜力的新型导电剂材料 .- 5 -1.1、“线接触”结构大幅提升导电性，长径比是重要衡量指标.- 7 -、碳纳米管可广泛应用于锂电导电剂、导电塑料以及芯片制造.- 8 -、碳纳米管在锂电领域推广持续推进、国内厂商市占率持续提升.- 8 -1.2.2、导电塑料领域：提升功能性塑料的导电性能.- 9 -1.2.3、芯片制造领域：CNT 替代传统半导体物质为基材的场效应管.- 10 -2、碳纳米管导电剂在锂电领域渗透率将显著提升.- 10 -2.1、CNT 减少导电剂用量约 50%，进一步提升电池带电量.- 10 -2.2、CNT 可进一步提升循环、倍率、低温表现等综合性

2、能.- 10 -2.2.1、CNT 大幅提升电导率改善倍率性能与低温性能.- 11 -2.2.2、优化材料构型进一步提升电池循环性能.- 11 -2.3、多组分导电剂成为CNT 大规模批量导入的载体.- 12 -2.4、成本：CNT 导电剂价值量占比降至约 1%，具备大规模推广潜力.- 13 -3、需求测算：预计 2019-2025 年CNT 需求 CAGR 约 50%.- 13 -3.1、动力锂电：预计 2019-2025 年动力锂电领域CNT 需求 CAGR 约 54%- 13-3.2、数码 3C：预计 2020-2025 年，数码 3C 领域需求 CAGR 约 28%.- 18 -4、催

3、化剂、生产控制、专利布局、客户认证等构筑深厚“护城河” .- 21 -、生产：CVD 催化剂制备,连续、一致性控制均为核心难点.- 21 -、专利：龙头厂商具备完整专利布局，新进入者面临“专利护城河” .- 23 -4.3、客户：认证流程复杂、考察要素多样，下游客户黏性高.- 24 -5、重点公司.- 25 -、天奈科技：全球碳纳米管行业领先企业，产能提升正在路上.- 25 -、大股东及出资人专业实力雄厚，彰显公司强大综合竞争力. - 11 -5.1.2、2019 年收入利润规模快速增长，Q1 疫情导致经营承压.- 11 -5.1.3、动力&3C 领域收入占比约 99%，新品研发构筑新增长极.

4、- 11 -5.1.4、产能居国内首位，新建 6000 吨 CNT 粉体、18000 吨 CNT 浆料. - 11 -5.1.5、产品&客户：实现第三代产品量产，形成多层次客户群.- 11 -5.2、卡博特：收购三顺纳米形成锂电导电剂全系列布局.- 34 -5.3、LG 化学：加码碳纳米管布局，预计 2021 年产能规模扩至约 1700 吨- 35 -6、风险提示.- 36 -图表目录图 1、导电剂是锂电池上游功能性原材料.- 5 -图 2、碳纳米管是一种新型线接触锂电导电剂.- 5 -图 3、SP、KB、CNT、石墨烯四种材料的电阻率比较.- 6 -图 4、磷酸铁锂与CNTs/CB 等形成了

5、良好的微观结构 .- 6 -图 5、碳纳米管复合导电剂分散在正极材料活性物质中，构成线状导电网络.- 6 -图 6、从左到右、从上到下分别为 SP、KB、碳纳米管、石墨烯四种导电剂扫描电镜图像，形态上分别呈现颗粒状、支链、中空纤维、片状特征.- 7 -图 7、锂电池领域碳纳米管主要应用于导电剂方向.- 9 -图 8、碳纳米管拉动我国国产锂电导电剂市场份额持续提升.- 9 -图 9、相比于炭黑及科琴黑，CNT 材料可大幅提升锂电材料的最大比容量.- 10 -图 10、分别以CB、CNT 和 CNT/CB 作为导电剂时LFP/C 的倍率性能.- 11 -图 11、相比于炭黑及科琴黑，CNT 材料可

6、以大幅提升锂电材料的循环性能.- 12 -图 12、多组分导电剂电化学阻抗对比（单位：EIS，cm2） .- 12 -图 13、不同类型锂电池度电成本比较.- 13 -图 14、天奈科技碳纳米管产品价格整体呈现逐步退坡态势.- 13 -图 15、2018-2025 年，全球新能源汽车产量测算（单位：万辆） .- 14 -图 16、2019-2025 年，全球新能源汽车的单车带电量也或将小幅增长.- 15 -图 17、2019-2025 年，全动力电池的装机量年均复合增长率高达 37% .- 15 -图 18、刀片电池和宁德时代的CTP 技术带动磷酸铁锂占比的回暖.- 16 -图 19、2019

7、-2025 年，全球动力电池的正极材料占比变化趋势（单位：%） - 16 -图 20、2019 年全球动力电池三元材料占比(单位：%).- 16 -图 21、2025 年全球动力电池三元材料占比(单位：%).- 16 -图 22、工业情况下，1KWH 用碳纳米管量（单位：kg） .- 17 -图 23、预计至 2025 年动力 CNT 需求约 1.4 万吨，3C CNT 需求约 1138 吨.- 17 -图 24、全球动力电池用碳纳米管测算（吨）.- 18 -图 25、海内外用碳纳米管量测算（吨） .- 18 -图 26、2019 年全球非动力锂电领域用碳纳米管分布测算（单位：%） .- 18

8、 -图 27、2025 年全球非动力锂电领域用碳纳米管分布测算（单位：%） .- 18 -图 28、2017-2019 年，智能手机出货量增幅持续为负拖累钴酸锂需求量.- 19 -图 29、全国钴酸锂产量依旧保持增长的原因主要在于单部手机带电量依旧增长和其他 3C 领域的需求提升.- 19 -图 30、2019 年上半年主流的 4G 手机平均带电量（单位：mAh）.- 20 -图 31、2019 年上半年主流的 5G 手机平均带电量（单位：mAh）.- 20 -图 32、2019-2025 年，细分各个非动力锂电领域CNT 用量及其变化趋势.- 20 -图 33、碳纳米管在催化剂表面微观生长.

9、- 22 -图 34、碳纳米管生长时催化剂的动态行为.- 22 -图 35、CVD 工艺通过碳氢化合物气体在催化剂作用下裂解制得碳纳米管.- 22 -图 36、通过改进反应器设计可以进一步提升产率、降低碳纳米管生产成本.- 22 -图 37、碳纳米管粉体生产工艺流程.- 23 -图 38、碳纳米管导电浆料生产工艺流程.- 23 -图 39、天奈科技、三顺纳米等均在碳纳米管领域完成了充足的专利布局.- 24 -图 40、碳纳米管的制备涉及多相催化工程等多项复杂工程，进入壁垒极高.- 24 -图 41、截止 2020 年一季报披露，天奈科技股权结构梳理.- 26 -图 42、2019 年天奈科技营

10、收 3.9 亿元，同比增长约 18% .- 27 -图 43、2019 年天奈科技归母净利约 1.1 亿元，同比增长约 48% .- 27 -图 44、2019 年公司毛利率及净利率同比继续抬升，分别约为 48%、28% .- 27 -图 45、2019 年公司ROE 同比有所下滑但仍维持约 7%的较高水平.- 27 -图 46、2020Q1 由于公共卫生事件导致公司收入同比下降约 37% .- 28 -图 47、2020Q1 公司归母净利同比下滑约 49%至 1284 万元 .- 28 -图 48、2020Q1 公司毛利率较 2019 全年下滑约 10.9pct 至约 37%.- 28 -图

11、 49、2020Q1 公司存货规模环比大幅提升至约 6693 万元.- 28 -图 50、主力产品第二代CNT 导电浆料价格已降至 5 万元以下.- 29 -图 51、2019 年公司各产品收入占比情况梳理.- 29 -图 52、2019 年公司各领域产品毛利率情况（%） .- 29 -图 53、公司已投和拟建项目产能对比.- 31 -图 54、公司碳纳米管浆料产能产量梳理.- 31 -图 55、公司碳纳米管粉体产能产量梳理.- 31 -图 56、2018 年三顺纳米国内销售量占比约 21.5% .- 34 -图 57、2018 年三顺纳米国内销售额占比约 18.9% .- 34 -图 58、

12、LG 化学生产设施展示.- 35 -表目录表 1、碳纳米管具备显著的力学、电学、热学性能.- 5 -表 2、碳纯度，长径比的提升成为产品持续提升性能的主要方向.- 7 -表 3、碳纳米管主要优势在于添加量小、导电性能优异.- 8 -表 4、碳纳米管可以有效提升电池充电倍率性能.- 11 -表 5、数码 3C 等非动力电池产量测算（单位：百万部）.- 19 -表 6、天奈科技、三顺纳米等均已具备较为完善的客户群布局.- 25 -表 7、截止 2020 年一季度报告，天奈科技前十大股东梳理.- 26 -表 8、公司目前已经发展到第三代碳纳米管产品.- 29 -表 9：公司主要产品梳理.- 30 -

13、表 10：公司分产品收入及毛利率情况.- 30 -表 11：天奈科技碳纳米管产品与同行业公司间的对比.- 32 -表 12、天奈科技下游客户涵盖主流锂电生产商.- 33 -表 13、2018 年天奈科技第一代产品主要客户（主要应用于磷酸铁锂领域）- 33 -表 14、2018 年天奈科技第二代产品主要客户（主要应用于三元材料领域）- 33 -表 15、2018 年天奈科技第三代产品主要客户.- 34 -报告正文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

14、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电芯制造和PACK组装（数码电池、动力电池、储能电池）其他材料（铜箔、铝箔等）导电剂隔膜电解液负极材料正极材料锂离子电池导电剂点接触导电网路线接触导电网络面接触导电网络SP炭黑导电石墨碳纳米管VGCF石墨烯力学性能，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

15、。图 1、导电剂是锂电池上游功能性原材料图 2、碳纳米管是一种新型线接触锂电导电剂储能系统新能源汽车3C数码资料来源：三顺纳米官网等， 整理表 1、碳纳米管具备显著的力学、电学、热学性能项目性能优势力学性能碳纳米管具有极高的强度和极大的韧性。按理论计算，碳纳米管的强度可为钢的 100 倍，而密度只有钢的 1/6。碳纳米管还有极高的韧性，硬而不脆，当外部施加巨大的压力时，碳纳米管会发生弯曲、打卷绞结的情况，但是不会断裂；当外力释放后，碳纳米管又将恢复原状。电学性能碳纳米管具有良好的电学性能，碳纳米管的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

16、而在较大范围内自由运动。理论上碳纳米管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。热学性能碳纳米管具有优异的导热性能，可以沿管长方向迅速传导热量。理论上碳纳米管是目前已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 倍化学稳定性碳纳米管化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性。在高分子复合材料中添加碳纳米管可以提高材料本身的阻酸抗氧化性能，可以应用于航天、航空、国防、军工等领域。资料来源：天奈科技招股说明书， 整理在锂电导电剂领域，目前常用的锂电导电剂包括炭黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯等四种，其中碳纳米管作为新型导电剂材

17、料正处于快速导入期：（1）炭黑：种类相对较多，在锂电池领域应用最多的是 SP（Supper P）,其广泛应用于早期商业化的锂离子电池。（2）科琴黑：也是炭黑的一种，纯度高，导电性好，在日本应用较多，但因为价格高、难分散，在国内应用较少。（3）碳纳米管：凭借良好的导电性及独特的管状结构，通过与正极材料形成线性连接可大幅改善正极材料电导率，目前其正处于产业应用层面快速导入期。（4）石墨烯：于 2004 年被首次发现，具有较大的比表面积，良好的导电性和导热性，多应用于高科技领域，锂电池领域的应用尚处于研究阶段。图 3、SP、KB、CNT、石墨烯四种材料的电阻率比较电阻率（cm；10-3)896135

18、21009080706050403020100Supper P科琴黑碳纳米管石墨烯资料来源：纳米碳导管在锂离子电池中的应用李娟， 图 4、磷酸铁锂与 CNTs/CB 等形成了良好的微观结构，大幅提升正极材料导电性能图 5、碳纳米管复合导电剂分散在正极材料活性物质中，构成线状导电网络，提升正极材料导电性及倍率资料来源：碳纳米管在锂离子电池中的应用夏雨， 整理、“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

19、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。管径（nm）长度（m）最高纯度名称图片长径比表 2、碳纯度，长径比的提升成为产品持续提升性能的主要方向第一代产品10-153-1099.90%第二代产品7-115-2099.90%第三代产品5-105-3099.90%资料来源：天奈科技招股说明书， 整理图 6、从左到右、从上到下分别为

20、 SP、KB、碳纳米管、石墨烯四种导电剂扫描电镜图像，形态上分别呈现颗粒状、支链、中空纤维、片状特征资料来源：纳米碳导电剂在锂离子电池中的应用李娟， 整理导电剂种类优点缺点表 3、碳纳米管主要优势在于添加量小、导电性能优异，但需要预分散，价格较高碳纳米管导电剂导电性能优异，添加量小，提升电池能量密度，提升电池循环寿命性能需要预分散，价格较高炭黑类 导电剂SP价格便宜，经济性高导电性能相对较差，添加量大，降低正极活性物质占比，全依赖进口科琴黑添加量较小，适用于高倍率、高容量型锂电池价格贵，分散难、全依赖进口乙炔黑吸液性较好，有助提升循环寿命价格较贵，影响极片压实性能，主要依赖进口导电石墨类导电剂

21、颗粒度较大，有利于提升极片压实性能添加量较大，主要依赖进口VGCF （气相生长碳纤维）导电性优异分散困难、价格高、全依赖进口石墨烯导电剂导电性优异，比表面积大，可提升极片压实性能分散性能较差，需要复合使用，使用相对局限（主要用于磷酸铁锂电池）资料来源：天奈科技招股说明书， 整理、碳纳米管可广泛应用于锂电导电剂、导电塑料以及芯片制造、近年碳纳米管材料在锂电领域推广持续推进、国内厂商市占率持续提升锂电池主要材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。导电剂作为一种关键辅材，可以增加活性物质间的导电接触，提升锂电池中电子在电极中的传输速率；锂电池领域常用的导电剂材料包括炭黑类、导电石墨类、VGCF（气

22、相生长碳纤维）、碳纳米管以及石墨烯等。其中碳纳米管和石墨烯属于新型导电剂材料。上下游供应链具体制备工艺方面，（1）将 PVDF 溶于N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂后，按照配比加入 CNTs 纳米导电浆、导电炭黑，搅拌均匀后再加入镍钴酸锂，制成正极浆料；（2）CMC 溶于水形成胶液，按配比加入导电炭黑和负极石墨，搅拌均匀后再加入 SBR 乳液混合，制成负极浆料；（3）正负极浆料经涂布、辊压、分切后形成所需极片；（4）正、负极片分别焊接铝、镍极耳，与隔膜一起卷绕后形成裸电芯，经过包装热封、烘烤、注入电解液、预充化成等工艺制程最终锂电池。图 7、锂电池领域碳纳米管主要应用于导电剂方向资料来源：三顺纳

23、米招股说明书， 整理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。图 8、碳纳米管拉动我国国产锂电导电剂市场份额持续提升资料来源：高工产研锂电研究所（GGII）， 整理、导电塑料领域：提升功能性塑料的导电性能导电塑料是将树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料，导电塑料综合了金属的导电性和塑料的特性，广泛应用于半导体、防静电材料、集成电路包装、电磁波屏蔽等

24、领域。在填充型导电塑料中，塑料本身并不具备导电性，只充当了结构材料的作用。导电性主要是通过混合在其中的导电物质如碳材料（单质碳、碳纤维、碳纳米管等）、金属粉末、抗静电剂等获得。这些导电性物质称为导电填料，他们在填充型导电塑料中起着提供载流子的作用。、芯片制造领域：利用碳纳米管的分立导电性作为替代传统半导体物质为基材的场效应管在新型存储器领域，美国 Nantero 公司已研发出一种基于碳纳米管的新型非易失性纳米存储器（NRAM）。NRAM 主要是利用碳纳米管优异且分立的导电性，用碳纳米管替代传统的半导体物质为基材的场发射晶体管（FET），沉积在标准硅片上。未来芯片制造领域CNT 材料应用仍有进一

25、步增长空间。2、碳纳米管导电剂在锂电领域渗透率将显著提升、CNT 减少导电剂用量约 50%，进一步提升电池带电量导电剂在正极材料中的添加量服从“渗透阈值”理论，当添加量增加到一定值后，导电物质能够在正极材料活性物质中形成有效的导电网络，提升正极材料的导电性能。CNT 导电剂凭借独特的形貌结构，在锂电导电剂领域相比传统炭黑、科琴黑等传统材料可大幅减少锂电导电剂的用量约 50%（传统锂电导电剂添加量约 1-3%，CNT 导电剂添加量约为 0.5%-1.5%），进一步提升能量体比例，从而提升电池带电量；相较炭黑导电剂采用 CNT 导电剂可进一步提升带电量约 1-2pct。图 9、相比于炭黑及科琴黑，

26、CNT 材料可以大幅提升锂电材料的最大比容量资料来源：碳纳米管导电剂在三元锂离子电池中的研究李婷婷， 整理、CNT 可进一步提升循环、倍率、低温表现等综合性能导电剂作为锂离子电池的重要组成部分，直接影响电池的内阻、倍率、容量发挥、循环稳定等性能。对于高性能锂电池而言，提高电池的循环次数、倍率性能、高温（低温）稳定性等成为新型锂电导电剂的发展方向。、CNT 大幅提升电导率改善倍率性能与低温性能相对于传统炭黑导电剂，CNT 导电剂进一步构建了线状导电网络，相较于炭黑等传统点状接触导电剂，可进一步改善材料导电性。实验数据显示，通过 CNT/CB组合可以进一步提升导电剂的倍率性能以及循环次数。另一方面

27、，得益于 CNT 所构建的线状导电网络，相比使用传统导电剂，电池在高温（低温）下的性能表现也获得了显著提升。图 10、分别以 CB、CNT 和 CNT/CB 作为导电剂时 LFP/C 的倍率性能资料来源：碳纳米管在锂离子电池中的应用夏雨， 表 4、碳纳米管可以有效提升电池充电倍率性能充电倍率性能CNTsSupper-p容量保护率（%）充电中值电压（V）容量保持率（%）充电中值电压（V）0.5C100%3.371100%3.3761C98.8%3.40198.2%3.4093C95.7%3.50693.4%3.5345C92.9%3.62487.4%3.640资料来源：碳纳米管在锂离子动力电池导

28、电剂方面的应用研究孙华军， 整理、优化材料构型进一步提升电池循环性能循环性能方面，CNT 所形成的导电网络不会在电池充放电过程中因为电极材料的膨胀与收缩而破裂，避免了锂电池在充放电过程中因为导电网络破坏而引起的容量下降，因此CNT 导电剂可进一步提升锂电池的循环寿命。另一方面，未来随着高容量硅基负极的逐步产业化导入，CNT 在负极领域的应用有望进一步获得突破。硅基负极的导电性能比天然石墨和人造石墨等石墨类负极更差，需要添加高性能导电剂来提升其导电性。目前碳纳米管在硅基负极领域体现出良好性能，随着未来硅碳负极的进一步产业化推广，将成为 CNT 在锂电领域的进一步增长点：1）提高硅基负极的结构稳定

29、性，外力情况下结构不易破坏，进而抑制负极充放电过程中膨胀/收缩对材料的损伤；2）优异的导电性，弥补硅基负极导电性差的不足；3）极大比表面积，可缓解硅基负极在锂离子脱嵌过程中硅材料结构的坍塌。图 11、相比于炭黑及科琴黑，CNT 材料可以大幅提升锂电材料的循环性能资料来源：TIME NANO， 、多组分导电剂成为 CNT 大规模批量导入的主要载体在实际应用中，多组分混合型导电剂显现出较单一组分导电剂更多的优势，目前 CNT+SP、CNT+KB 等多组分导电剂成为 CNT 大批量导入实际生产的主要形式，显现出更优异的性能表现。实际使用中，点状结构的 SP 比较廉价，与线状的 CNTs或面状的石墨烯

30、组合使用，可发挥点、线、面的协同作用，使电池性能更好，实际应用中包括 SP+KB、CNT+SP 以及 CNT+GN 等多种多组分导电剂成为重要的实际应用方案。图 12、多组分导电剂电化学阻抗对比（单位：EIS，cm2）286.210087.549.452.755.343.250.422.8350多组分导电剂电化学阻抗对比300250200150100500 资料来源：纳米碳导管在锂离子电池中的应用李娟， 、成本：CNT 导电剂价值量占比降至约 1%，具备大规模推广潜力传统材料炭黑：按照导电剂度电消耗量约 0.03kg/kwh，炭黑价格 35 元/千克计算，度电炭黑导电剂成本约 1.05 元/k

31、wh；参考高工锂电数据，NCM 动力电池度电成本约 940 元/kwh，导电剂度电成本占比约为 0.11%。碳纳米管导电剂：另一方面，假设碳纳米管导电剂添加量约为炭黑导电剂的三分之一（炭黑添加量约为 3%，碳纳米管添加量约为 0.5%-1.5%）碳纳米管添加量约为 0.01kg/kwh，按照固含量约 4%折算，碳纳米管浆料耗量约 0.2kg/kwh，参考天奈科技二代碳纳米管浆料价格约 47.5 元/kg，度电碳纳米管导电剂成本约为 9.5 元/kwh，碳纳米管导电剂成本占比约 1.01%。我们分别以整车带电量 60kwh，手机带电量 4300mah、折算约 0.016kwh 单机带电量来计算，

32、汽车和手机的 CNT 导电剂成本分别约 570 元/辆、0.15 元/台，相对新能源汽车整车及手机的价值量占比较小。另一方面，考虑到随着生产规模提升、生产技术进步带来的 CNT 生产成本边际下降，碳纳米管价格走低，预计锂电领域 CNT 导电剂使用量将迎来快速增长。图 3、天奈科技碳纳米管产品价格整体呈现逐步退坡态势图 2、不同类型锂电池度电成本比较度电成本，元/kwh1.500.940.850.881.601.401.201.000.800.600.40（单位：万元/吨）0.200.00LFP动力电池NCM动力电池LTO动力电池LMO动力电池765432102016年2017年2018年第一代

33、2.932.692.71第二代6.14.914.75第三代5.83资料来源： 测算3、需求测算：预计 2019-2025 年 CNT 需求 CAGR 约 50%根据兴业证券需求测算模型，2019 年锂电导电剂领域 CNT 粉体需求约 1334吨，按照 4%固含量测算对应 CNT 导电浆料需求量约 2.7 万吨。预计至 2025年锂电导电剂领域 CNT 粉体需求量约 1.5 万吨，对应 CNT 导电浆料需求量约 38.2 万吨，预计 2019-2025 年CNT 导电剂需求CAGR 约 50.2%。按照 CNT导电浆料价格 3-4 万元/吨计算，2019 年全球 CNT 锂电导电浆料市场规模约

34、134 亿元。、动力锂电：预计 2019-2025 年全球动力锂电领域 CNT 需求 CAGR约 54%根据上述分析，受益于 CNT 导电剂带来的导电剂用量减少、电池带电量提升，以及性能方面的改善（低温性能、散热性能等提升），碳纳米管导电剂在动力锂电领域得到了快速应用和发展。我们预计 2019-2025 年全球动力锂电领域 CNT 导电剂浆料用量将从 2.7 万吨快速提升至 35.4 万吨，2019-2025 年需求复合增速约 54%。按照单吨 CNT 导电剂浆料 3-4 万元/吨计算，市场规模将从 2019 年约 9.5 亿元快速增长至约 124 亿元。预计 2019-2025 年，全球新能

35、源汽车年均复合增长率将达到 35%，2025 年全球新能源汽车销量达到 1363 万辆。2019 年，国内新能源汽车产量小幅下滑 2.8%至 124 万辆，但海外依旧保持 16%的增长至 105.6 万辆，其中特斯拉同比增长达到 51%至 36.7 万辆，成为海外新能源汽车销量的引擎，也带动全球新能源汽车依旧同比增长 5.1%至 230 万辆左右。我们认为，即使短期全球卫生事件导致海外新能源汽车销量短期承压，但在欧洲碳排放标准仍未改变，海外加速推动燃油车退出时间表也未发生实际改变，以及诸如大众、特斯拉等龙头车企的依旧保持快速扩张的背景下，我们预计 2019-2025 年国内新能源汽车 CAGR

36、 将达到 28.3%，2025 年国内新能源汽车销量达到 554.6 万辆（不含特斯拉中国工厂）；海外新能源汽车年均复合增长率将达到 40.4%，2025年海外新能源汽车销量达到 808.5 万辆（含特斯拉中国工厂）；合计全球新能源汽车年均复合增长率将达到 35%，2025 年新能源汽车销量达到 1363 万辆。图 4、2018-2025 年，全球新能源汽车产量测算（单位：万辆）资料来源： 测算2019-2025 年，全球动力电池的装机量或 120.3GWh 大幅增长到 795.36GWh，年均复合增长率高达 37%。与此同时，我们根据不同车型的新能源汽车进行带电量分拆测算，预计 2025 年

37、，国内新能源汽车平均单车带电量提升至64kwh/辆，海外新能源汽车平均单车带电量提升至 55kwh/辆（主要基于海外暂未考虑专用车和客车等带电量更高的车型出现，且相对插电混沌比例较高原因所致），全球新能源汽车的平均带电量也有所提升至 58kwh/辆。在此背景下，我们预计，2019-2025 年，全球动力电池的装机量或 120.3GWh 大幅增长到 795.36GWh，年均复合增长率高达 37%。图 5、我们预计，2019-2025 年，全球新能源汽车的单车带电量也或将小幅增长（kwh/辆）资料来源： 测算图 6、我们预计，2019-2025 年，全动力电池的装机量年均复合增长率高达 37%（单

38、位：GWh）NCA/NCM811NCM622NCM532NCM333LPFLMO900.0800.0700.0600.0500.0400.0300.0200.0100.0-20182019E2020E2021E2022E2023E2024E2025E资料来源： 测算另一方面，考虑到刀片电池和宁德时代的 CTP 技术带动磷酸铁锂“返潮”、磷酸铁锂由于本身导电性能较弱、单体带电量较三元材料较低，其对应的 CNT 导电剂需求也更为迫切：一方面，我们预计，未来 LPF 在正极材料中的占比或于 2022 年有所抬升至 23%，2025 年占比小幅下滑至 16%。考虑到短期刀片电池和宁德时代的 CTP技术

39、应用带动国内乘用车的磷酸铁锂占比进一步提升，我们假设,2020 年国内EV 乘用车（不含特斯拉上海工厂）磷酸铁锂渗透率从 2019 年的 4%大幅提升至 12%，并于 2022 年达到 25%，反之三元正极材料的占比从 89%下滑至 72%；并且，2020Q4 开始，特斯拉中国区工厂的 Model3 和 model Y 标准续航里程的车型全部采用超级 LFP 电池。未来 NCM811 电池也可以采用 CTP技术，预计未来超级三元电池（高镍化三元+CTP 技术+碳纳米管）运用的推广，长期 CTP+三元电池无论在能量密度还是成本方面都相对于超级 LFP 电池具备优势，超级 LFP 电池终究或仅是过

40、渡型产品。我们预计，未来 LPF 在正极材料中的占比或于 2022 年有所抬升至 23%，但因海外全部采取三元材料需求放量，2025 年铁锂占比下滑至 16%；反之，三元正极材料占比从 79%提升至 82%。图 7、2019-2025 年，模型充分考虑刀片电池和宁德时代的 CTP 技术带动磷酸铁锂占比的回暖资料来源： 测算图 8、我们预计，2019-2025 年，全球动力电池的正极材料占比变化趋势（单位：%）另一方面，我们预计，三元材料中 NCA/NCM811 的占比将从 2019 年的 34%大幅提高到 2025 年的 88%。由于镍用量的提高有助于提高电池整体的能量密度，未来高镍化是三元正

41、极材料发展的必然趋势，则动力电池领域 811/NCA在三元正极材料中的占比将大幅提升；我们测算预计，未来全球动力三元材料中 NCA/NCM811 的占比从 2019 年的 34%大幅提升至 2025 年的 88%， NCM622/523/333 的占比从 2019 年的 66%大幅下滑至 2025 年的 12%。在此背景下，我们预计，2025 年，NCA/NCM811 的三元动力电池装机量将由 32.3GWh 增长到 578.3GWh，年均复合增速高达 61.7%，成为最主流的三元正极材料。图 9、2019 年全球动力电池三元材料占比(单位：%)图 10、2025 年全球动力电池三元材料占比(

42、单位：%)资料来源： 测算我们按照钴酸锂、三元正极材料 CNT 导电剂添加量 11.2kg/t,磷酸铁锂正极 CNT导电剂添加量 17.9kg/t；同时考虑 1kwh 电池容量分别对应 1.8 千克 LCO、1.93 千克 NCM111、1.74 千克 NCM523、1.59 千克 NCM622、1.50 千克 NCM811、1.46千克 NCA、2.46 千克 LMO、2.23 千克 LFP，假设 2019-2025 年碳纳米管导电剂的添加量保持恒定。0.06工业情况下，1KWH用碳纳米管量（kg)0.050.04830.04380.040.030.02220.02370.02140.019

43、60.01850.020.01800.010.00图 22、工业情况下，1KWH 用碳纳米管量（单位：kg）资料来源： 测算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%。图 11、预计至 2025 年动力 CNT 需求约 1.4 万吨，3C CNT 需求约 1138 吨（单

44、位：吨）113889670814156558978642132967202057292541081462531041877180001600014000120001000080006000400020000201820192020E2021E2022E2023E2024E2025E动力需求数码3C需求资料来源： 测算图 12、全球动力电池用碳纳米管测算（吨）图 13、海内外用碳纳米管量测算（吨）16,00014,00012,00010,0008,0006,0004,0002,00002018A2019A2020E 2021E2022E2023E2024E2025E NCM 811/NCANCM

45、622NCM523NCM 333LMO/LFP合计16,00014155.579785.606720.264625.453104.371877.37728.911080.7714,00012,00010,0008,0006,0004,0002,000014155.579785.606720.264625.453104.371877.37728.911080.772018A2019A2020E2021E2022E2023E2024E2025E国内 海外 合计资料来源： 测算、数码 3C：预计 2020-2025 年，数码 3C 领域需求 CAGR 约 28%相较动力电池领域，3C 领域近年来对快

46、充功能提出了更多需求。CNT 导电剂通过构建线状导电网络，在减少导电剂用量、提升电池带电量基础上更进一步提升了电池快速充放电性能，近年来在高端 3C 数码领域取得了快速发展。我们预计 2019-2025 年全球非动力锂电领域 CNT 导电剂浆料用量将从 6340 吨快速提升至 2.8 万吨，2019-2025 年需求复合增速约 28%。按照单吨 CNT 导电剂浆料 3-4 万元/吨计算，市场规模将从 2019 年约 2.2 亿元快速增长至约 10 亿元。从非动力电池终端需求应用来看：根据我们深度需求拆分模型，锂电储能以及 TWS（包括电池盒）和电子烟等领域将成为非动力锂电领域的重要增量，预计

47、2019-2025 年锂电池储能领域的 CNT 需求量占比将从 16%提升至 40%、成为非动力锂电领域的最大增量，其他领域方面，预计 2025 年，其他 3C 等需求占比约 34%，手机领域需求占比约 17%，笔记本领域需求占比约 5%。2%5%其他3C等34%手机17%锂电池储能40%图 14、2019 年全球非动力锂电领域用碳纳米管分布测算（单位：%）图 15、2025 年全球非动力锂电领域用碳纳米管分布测算（单位：%）5%笔记本电脑 9%其他3C等47%手机23%锂电池储能16%平板电脑平板电脑笔记本电脑TWS全套和电子烟2%资料来源： 测算资料来源： 测算图 16、历史上，2017-

48、2019 年，智能手机出货量增幅持续为负拖累钴酸锂需求量图 17、全国钴酸锂产量依旧保持增长的原因主要在于单部手机带电量依旧增长和其他 3C 领域的需求提升资料来源：IDC, 整理资料来源：鑫椤资讯， 整理从 3C 消费类电子的产量来看：我们根据 IDC 披露的全球 2019 年智能手机13.71 亿部、平板 144 百万部和笔记本电脑 160 万部等真实数据为基准，假设 2019-2025 年，手机、平板和笔记本电脑的年均复合增速分别为 3%、2.2%和 2.2%，其中非智能手机与智能手机的比例为 40%，5G 手机在 2020 年的渗透率或分别达到 15%，2025 年渗透率或高达 90%

49、；其次，诸如电子烟和 TWS全套耳机也或将从 2020 年开始逐步放量。伴随 5G 网络的逐步推出，3C 消费电子领域需求端有望逐步改善，即使短期全球公共卫生事件对手机等出货量存在一定影响，但大部分消费只是延迟而非消失，若未来公共卫生事件缓和，终端需求有望迎来较大修复空间。表 5、数码 3C 等非动力电池产量测算（单位：百万部）产量（百万部）201820192020E2021E2022E2023E2024E2025E平板电脑146144148151154158161164笔记本电脑158160165168171175178182手机1953191919192035215722212266228

50、8其中：智能手机13951371137114531540158716181635其中：5G141374367701111145714714G13951357123410177704761621635G 占比（%）01.00%15.00%35.00%50.00%60.00%75.00%90.00%非智能手机558548548581616635647654TWS 全套150200250320380450电子烟5008001100150020002500资料来源：Wind，鑫椤资讯，IDC, 测算更为值得关注的是，5G 手机的推出不仅提升未来出货量预期，也带动手机的单位带电量明显改善。据中国化学与物

51、理电源行业协会测算，2019 年上半年，全球畅销的 4G 手机平均电池容量为 3367mAh 左右，较 2018 年增长 113mAh，这与近几年手机电池容量的年均增长 220mAh 的趋势较为吻合。与此同时，主流的 5G 手机平均电池容量为 4285.7mAh 左右，相较于主流 4G手机增长 27.3%；前期欣旺达也公开表示为配合 5G 手机应用，公司产品电池容量将从原先的 3800mAh 提升至 4500mAh，单机带电量提升也带来了进一步 CNT 导电剂需求增量。图 30、2019 年上半年主流的 4G 手机平均带电量（单位：mAh）资料来源：中国化学与物理电源行业协会， 整理图 31、

52、2019 年上半年主流的 5G 手机平均带电量（单位：mAh）资料来源：中国化学与物理电源行业协会， 整理落实到正极材料及单位 CNT 耗量：基于低成本优势，未来非动力电池领域磷酸铁锂的占比或逐步提升，而钴酸锂的占比或有小幅承压的可能性，但波动情况或相对较小。当前，手机、笔记本电脑、平板电脑、TWS 和电子烟等或均以钴酸锂材料为主，部分低端也采取高镍三元和锰酸锂掺杂的形式作为正极材料。而锂电储能领域，国内基本采取磷酸铁锂，而海外仍主要采取三元正极材料为主（尤其是特斯拉）；我们预计，基于成本优势，整体非动力电池领域，正极材料端磷酸铁锂的占比或逐步提升，而钴酸锂的占比或有小幅承压的可能性，但整体波

53、动情况不会太大。2019-2025 年，非动力电池领域对碳纳米管的需求增量或为 1230 吨，其中手机（183 吨）、锂电池储能（614 吨）、TWS 全套和电子烟（34 吨）、笔记本电脑（35 吨）、其他（346 吨）和平板电脑（18 吨）。锂电池储能为非动力电池领域碳纳米管需求增量的核心。图 32、2019-2025 年，细分各个非动力锂电领域 CNT 用量及其变化趋势（单位：吨）1,8001,6001,4001,2001,00080060040020002018A2019A2020E2021E2022E2023E2024E2025E平板电脑笔记本电脑手机TWS全套和电子烟锂电池储能其他3

54、C等资料来源： 测算4、催化剂、生产控制、专利布局、客户认证等构筑深厚“护城河”、生产：气相沉积法催化剂制备、连续、一致性控制均为核心难点截止目前碳纳米管的制备方法主要包括电弧放电法、激光烧灼法和化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition, CVD）等。在 CVD 机制中，碳源在催化剂表面发生吸附、反应；反应形成的碳原子溶解到催化剂中，当其达到饱和后，碳原子不断析出形成碳纳米管；并且 CVD 工艺可在低温、常压下低成本的制备，并可在生长过程中对碳纳米管壁数、直径、长度、以及取向进行控制，成为目前为止最具潜力的工业化量产工艺。碳纳米管的制备方法大体上分为两个阶段：包括碳纳

55、米管初生长和进一步纯化；核心工艺为催化剂条件下的化学气相沉积（CVD, Chemical Vapor Deposition）碳纳米管粉体的主要生产工艺流程如下：催化剂制备：该步骤为碳纳米管生产的核心步骤，催化剂生产的质量、性能将直接影响后续产出的碳纳米管质量。Fe/Co 和 Ni 等纳米过渡金属催化剂在 CNT 生长过程中具有较高的催化活性及缓和的生长条件，是常用 的 CNT 催化剂材料；另一方面，除材料配方外，碳纳米管的直径很大程度依赖于纳米催化剂颗粒的大小。因此包括催化剂的材料配方、粒径大小、一致性控制等，均是碳纳米管生产的核心工艺难点。图 33、碳纳米管在催化剂表面微观生长图 18、碳纳

56、米管生长时催化剂的动态行为资料来源：，碳纳米管的宏量制备及产业化张强， 整理CVD 碳纳米管生长：将催化剂放入碳纳米管反应器，再将甲烷或丙烯（碳氢化合物）、氢气（抑制径向生长）、氮气等按一定比例、气流速度导入，在高温条件下生长得到碳纳米管粗粉。其中 CVD 碳纳米管连续生产工艺以及相关设备均是核心技术难点，各厂家均建立了相对应设备专利体系。图 19、CVD 工艺通过碳氢化合物气体在催化剂作用下裂解生长制得碳纳米管图 20、通过改进反应器设计可以进一步提升产率、降低碳纳米管生产成本，是商业化推广的关键资料来源：，碳纳米管的宏量制备及产业化张强， 整理CNT 纯化工序（去除无定型碳以及金属杂质）：

57、不同型号产品需要经过不同的纯化工序，其中高温氧化主要除去碳纳米管粗粉中无定形碳杂质；酸洗提纯、石墨化主要除去碳纳米管粗粉中的催化剂金属杂质。碳纳米管粗粉经过纯化工序后得到碳纳米管纯粉。粉碎：最后，将碳纳米管纯粉放入粉碎机进行粉碎，制备得到分散性较好的碳纳米管粉体。原料气碳纳米管粗粉CVD纯化工序石墨化酸洗提纯高温氧化催化剂制备碳纳米管粉体碳纳米管纯粉粉碎图 21、碳纳米管粉体生产工艺流程资料来源：三顺纳米招股说明书， 整理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

58、式向下游客户销售。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。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。分散剂NMP/去离子水碳纳米管粉体碳纳米管导电浆料研磨预分散溶解、分散图 22、碳纳米管导电浆料生产工艺流程资料来源：三顺纳米招股说明书， 整理、专利：龙头厂商具备完整专利布局，新进入者面临“专利护城河”截止目前全球主流碳纳米管生产商包括天纳科技、三顺纳米、青岛昊鑫以及韩国LG chem 等，各自均已在碳纳米管领域提前规划深厚的专利布局。具体来看，碳

59、纳米管制备领域的主要专利壁垒主要体现在催化剂制备、宏量连续生产设备、分散设备、分散浆料&复合导电剂配方等方面。从 incoPat 口径统计的中国地区专利申请数方面，LG chem 的专利申请数为 43，位居第一，天奈科技、三顺纳米、青岛昊鑫分列二到四位；其中，天奈科技的发明申请与实用新型专利申请均位居行业第一位。图 23、天奈科技、三顺纳米、青岛昊鑫、LG 化学等均在碳纳米管领域完成了充足的专利布局（单位：个）5043373422161112678333403020100碳纳米管相关专利总数发明申请实用新型发明授权天奈科技三顺纳米青岛昊鑫LG chem资料来源：incoPat， 整理图 40、

60、碳纳米管的工业制备涉及多相催化工程、反应工程、应用探索等多项复杂工程，进入壁垒极高资料来源：incoPat， 整理、客户：认证流程复杂、考察要素多样，下游客户黏性很高由于锂电池企业对原料的性能、批次稳定性、交货期和供应的及时性等要求很高，加之客户更换原料供应商的成本较高（包括产品送样检测、供应商认证等众多流程），因此锂电池企业在选定供应商前均会对供应商的生产设备、研发能力、生产管理、产品性能和产品质量控制能力进行考察和遴选，业务关系一旦建立，就会在相当长的时间内保持稳定；新进入者需要较高的成本和较长的时间才能在行业内立足；对于 CNT 领先生产商而言，稳定而优质的客户关系对新进入者构成显著壁垒