2022年碳纳米管行业发展趋势及市场格局分析

1、2022年碳纳米管行业发展趋势及市场格局分析1.碳纳米管：导电剂新星，渗透率加速碳纳米管原材料主要为 NMP、分散剂、丙烯等，与正负极等材料制备锂电池。NMP、 丙烯、液氮及分散剂为碳纳米管浆料主要原料，其中 NMP 成本占材料成本比重超 80%。 碳纳米管与正负极材料、电解液、隔膜等制备锂电池，锂电池按其用途可划分为动力锂 电池（主要由新能源汽车使用）、储能锂电池（储能电站使用）、数码锂电池（数码电子 产品采用），目前动力锂电池是主要应用方向。碳纯度、长径比是决定碳纳米管导电性能的核心指标。目前行业内一般采用化学气相沉 积法制造碳纳米管，该方法温度较低且易于控制，产品产量及碳纯度高。碳纳米管

2、管径 越细，长度越长，沿着长度方向的热交换性能越高，加之碳纯度高，因此导电性能越好。2.单壁碳纳米管：国产化在即，适配硅基负极单壁碳纳米管性能优异，国内产业化在即。多壁碳纳米管则可视为多层石墨烯片无缝卷 起成管状，即单壁碳纳米管的同心排列，而单壁碳纳米管可被视为单层石墨烯片卷起来 形成的无缝空心圆柱筒，根据空间的螺旋特征表现除金属或半导体性能，金属特性的单 壁碳纳米管电流密度比铜等金属的电流密度大 1000 倍以上。故较之其他导电剂，单壁碳 纳米管只需添加 0.002%-0.1%即可实现均匀稳定的导电性。全球目前仅有 OCSiAl 可以量 产单壁碳纳米管，每年产能仅为 90 吨，单价较高，故暂

3、尚未得到大规模应用，我们预计 全球单壁管需求将随硅基负极大规模应用后迎来放量期。目前国内天奈科技、道氏技术、 中科院成都有机所等企业已经能够实现实验室制品，产业化进度加速。3.发展趋势：短期看铁锂“回潮”，长期看高镍三元、硅基负极“提速”短期看铁锂“回潮”：石墨烯复合导电浆料以 7：3 的比例配比碳纳米管粉体、石墨 烯与分散溶剂等其他原材料混合搅拌、研磨制成，适配磷酸铁锂锂电池性能更好。 今年磷酸铁锂电池产量自 5 月就已超过三元电池产量，磷酸铁锂装车量自 7 月超过 三元电池装车量，短期铁锂回潮带动石墨烯复合导电浆料及碳纳米管渗透率。中长期看高镍三元、硅基负极渗透率提升：高能量密度仍是动力电

4、池主要发展方向， 其中主要载体三元动力电池的新型导电剂主要为碳纳米管导电浆料。高镍三元硅负 极理论能量密度高达 4200mAh/g，是已知用于做负极材料理论比容最高的材料，但 其导电性能较差，需要添加高性能导电剂提升，而 CNT 不仅可以弥补硅基负极导电 性不足，还可以在硅颗粒之间建立高度导电和持久连接，即使硅负极颗粒体积膨胀 并开始出现裂缝，这些颗粒仍可通过 CNT 保持良好连接，防止负极材料破裂。碳纳米管已在中高端数码锂电池中广泛使用，有望向低端市场渗透。目前除低端锂电市 场仍在使用传统炭黑类导电剂，超过 90%的中高端数码锂电池企业已使用碳纳米管，如 比亚迪、比克、力神、卓能等数码巨头。

5、随着碳纳米管成本的不断下探，低端市场碳纳 米管渗透率有望上升。4.生产工艺：催化剂、纯化、分散是关键目前碳纳米管的制备方法主要包括化学气相沉积法（CVD）、激光蒸汽法、石墨电弧法、 水热法，目前碳纳米管生产企业主要采用基于化学气相沉积法制备碳纳米管的途径。目 前有许多不同类型的 CVD，如催化化学气相沉积（CCVD）或等离子体增强（PE）氧气 辅助 CVD、水辅助 CVD、微波等离子体（MPECVD）等，其中 CVD 是目前合成 CNT 的标准技术，CVD 是一种经济实用的大规模生产方式并且可以生成相当纯的碳纳米管的 制备方法。催化剂、纯化、分散技术是主要技术壁垒。催化剂：催化剂是决定碳纳米管

6、管径、纯度的关键，不同公司使用的催化剂不同得 到产品具体差异明显，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。分散：碳纳米管比表面积大、长径比高，容易团聚，实际导电效率低，不易分散， 一般通过分散剂、NMP/去离子水溶解、分散碳纳米管以制备碳纳米管导电浆料提升 导电性，以方便电池厂使用。纯化：不同品质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，纯化工序越复杂，纯化后的碳管 性能越好。5.市场格局：天奈科技龙头地位稳固2021 年天奈科技稳坐行业出

7、货量第一。根据高工锂电数据， 2020 年国内碳纳米管 CR3 为 76%，CR5 为 89%，随着更多玩家入场、龙头加速扩产，2021 年演变至 CR3 为 71%， CR5 为 87%，行业集中度略有下滑。其中天奈科技是最早实现碳纳米管通过浆料形式导 入锂电池商业化的企业之一，目前是全国 CNT 导电浆料销售额、出货量最大的企业，稳 坐行业头把交椅，市占率达 43.4%，远超行业二三线企业。海外企业开始布局碳纳米管产能建设。目前碳纳米管导电浆料生产企业主要集中在国内， 国外则主要掌握性价比更高的炭黑类导电剂，但因为碳纳米管导电性能的优异以及价格 的逐年下降，国外企业也开始布局 CNT 业务

8、。LG：在 2017 年就已具备 500 吨 CNT 的产能，2021 年 4 月宣布旗下位于韩国丽水的 第二座 CNT 工厂 1200 吨扩建工程已完成并开始运营；卡博特：于 2020 年 4 月花费 1.15 亿美元（约 8 亿人民币）收购三顺纳米，以获得 三顺纳米单壁 CNT、多壁 CNT 和各种类型的混合物；沙特基础工业公司（SABIC）：于 2019 年 1 月宣布收购纳米技术公司 Black Diamond Structures（BDS）的多数股权，BDS MOLECULAR REBAR 技术可生产深宽比均匀、 清洁和离散分布的碳纳米管，主要应用于高性能储能。OCSiAl：目前拥有

9、年产单臂碳纳米管 90 吨的产能，全球市占率超过 90%。2024 年 卢森堡新工厂一期项目投产后，其产能可以提升至年产 240 吨。其代表性产品为 TUBALL 系列的单臂碳管产品。Nanocyl SA：聚焦于多壁碳纳米管，其产品广泛应用于塑料、纺织、橡胶等领域， 年产能约在 1000 吨左右。6.重点公司分析1、天奈科技：全球碳纳米管龙头，引领行业发展厚积薄发，十年一剑。公司于 2011 年成立，前身是开曼天奈，并于 2019 年在科创板上 市，目前是国内最大的碳纳米管生产企业，在碳纳米管及其相关复合材料领域处于全球 领先水平。公司目前客户主要包括宁德时代、ATL、比亚迪等，率先突破了 C

10、NT 导电剂 的流化床宏量制备技术，实现产业化生产，引领 CNT 新型导电剂在锂电导电剂体系的不 断加速渗透，市场占有率稳步提升。营收净利稳步提升，毛利率行业领先。根据 2021 年业绩快报，受益于新能源汽车高景气 度下动力锂离子电池需求爆发，公司 2021 年实现营收 13.6 亿元，同比增加 189%； 21 年全年归母净利润为 2.99 亿元，同比增长 179%。公司产品较之传统导电剂及同行业其 他公司产品有一定技术优势与规模优势，毛利率高于行业平均水平。2、道氏技术：比亚迪增资入股，完成碳材料资产整合比亚迪增资入股，碳材料资产整合。公司在 2014 年收购青岛昊鑫 20%股份，2018 年完 成对青岛昊鑫 100%全资控股，主要生产石墨烯复合导电浆料及碳纳米管导电浆料，携下 游客户比亚迪共同成长，近期公司完成资产整合及增资，以格瑞芬为公司碳材料板块主 体，实现深度聚焦及整合，布局完善涵盖催化剂、碳纳米管粉体、高纯粉体、导电浆料、 NMP 回收等完整的导电剂供应链和研发体系。2021 年 12 月公司公告，公司实施资产重组，以格瑞芬为碳材料主体，分别受让佛 山道