2022年天奈科技研究报告

1、2022年天奈科技研究报告一、国内碳纳米管领军者，新材料导电剂龙头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，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。从公司的发展历程看，其技术来自 于清华大学，2007 年成立后陆续引入了以郑涛为代表的在新材料及锂电池领域深厚经验的团队， 走向了碳纳米管产业化的道路。2011 年成立江苏天奈科技，2017 年变更为股份有限公司，并于 2019 年在科创板上市。公司股权结构相对分散。公司控股股东为郑涛、张美杰、新奈共成、新奈智汇、新奈众诚、新 奈联享以及佳茂杰科技。TAO ZHENG、蔡永略及 MEIJIE Z

2、HANG 存在一致行动关 系，为企业实际控制人，合计持股超过 12%。公司自成立以来收入快速增长，盈利保持较高水平。2021 年公司营业收入 13.20 亿元，同比增 长 179.68%，归母净利润 2.96 亿元，同比增长 175.88%。2022H1 营收 9.41 亿元，同比增长 80%， 归母净利润 2.04 亿元，同比增长 69%。公司业绩从 2017 年以来快速增长，2018 年主要是行业 整体不景气，同时公司客户坚瑞沃能出现经营危机带动业绩增速大幅下降，2018 年公司营收增 长 6.38%。从盈利上看，多年毛利率水平保持在 35-40%左右，且近三年净利率保持在 20%以上，

3、整体利润率较高。公司 2022H1 主营业务碳纳米管导电浆料营收占比 99%，客户质量优。客户涵盖、ATL、CATL、 天津力神等国内大多数一流锂电池生产企业，客户结构优良。公司逐步改善费用结构，研发投入逐步提升。2016-2017 年，公司管理费用金额较大，主要是由 于公司进行了股份激励所致。随着公司规模的增大，费用率水平处于下降趋势。研发支出方面， 2019-2021 年公司研发金额分别为 2132 万、2818 万、5196 万元，研发费用占比分别为 5.52%、 5.97%、3.94%。2022H1 研发费用 3785 万元，研发费用占比为 4.02%。公司将研发团队的建设作为经营发展

4、核心环节。自成立以来，公司不断扩大研发团队，截至 2021H1，公司有 144 名研发人员，其中博士 19 名，研发团队人数占员工总数的 19.30%。公司中 长期技术创新战略机制坚持其走产学研相结合的技术发展道路，与清华大学、南京大学、华中 科技大学、东南大学、东华大学、南京工业大学、南京航天航空大学、扬州大学和南方科技大 学等国内多所著名高校建立了长期的合作研发关系。日益完善的产学研合作机制使公司的研发 方向始终具有前瞻性，在行业中保持竞争优势。截止 2022H1，公司已获得中国国家知识产权局授权 16 项发明专利及 49 项实用新型专利、清华 大学独占许可 19 项发明专利、美国知识产权

5、局授权 3 项发明专利、日本特许厅授权 1 项发明专 利和 1 项实用新型专利、韩国知识产权局授权 2 项发明专利、中国台湾发明专利 1 件。 公司研发团队经验丰富，核心技术人员拥有丰富的新材料与锂电池行业经验。公司坚持每 2 年 或 3 年推出一代新产品的目标与精神，持续不断的加大技术创新，使产品性能处于行业领先水 平。二、碳纳米管（CNT）崭露头角，极具潜力新型材料导电剂2.1、导电剂：提升导电与倍率性能的关键辅材导电剂是锂离子电池中的一种关键辅材，能有效提升电池导电性能和倍率性能。锂电池材料的 导电性并不均匀，正极材料比负极材料导电性差，需要添加一定比例的导电剂，形成导电网络， 提升整体

6、导电性能。炭黑和导电石墨属于传统导电剂，碳纳米管、碳纤维和石墨烯属于新型导 电剂材料，新型导电剂材料在活性物质之间形成的线接触式、面接触式导电网络更为充分，能 够更加明显的提升导电性能。考虑到成本以及电池容量的限制，往往导电剂在电池材料中的占比较小。根据钜大锂电，传统 炭黑导电剂添加量一般为正极材料重量的 3%左右，而碳纳米管、石墨烯等新型导电剂添加量可 降低至 0.5-1.0%。碳纳米管具有较强的延展性。1996 年诺贝尔化学奖得主、富勒烯的发现者斯莫利认为，碳纳米 管是人们所能制造出来的最强、最刚、最硬的材料，同时也是最好的热和电的导体。碳纳米管 强度是同体积钢的 100 倍，重量却只有钢

7、的 1/6-1/7，是物理、化学、材料工程、生物医学等领 域的重点研究方向。这表明碳纳米管具有较为丰富的应用空间，延展性好。1） 导电塑料。导电塑料是一种抗静电、电磁屏蔽材料，公司研发生产的碳纳米管导电母粒主 要是将碳纳米管和树脂等材料混合，添加至导电塑料中，充当导电填料作用，主要的下游 领域是半导体、防静电材料、集成电路包装、电磁波屏蔽等。 2） 芯片制造领域。碳纳米管作为基材的应用已经取得技术性突破。2017 年 9 月，天奈科技与 Nantero 公司开始合作，高纯碳纳米管产品已经送样测试。 3） 碳纳米管金属基复合材料。以碳纳米管作为增强体构建的金属基复合材料，具有轻量化、 高强高韧、

8、耐腐蚀和耐高温等优势，已经成为航空航天、国防及汽车等新材料领域关注的 热点。2.2、碳纳米管大幅提升电池性能，有望替代传统导电材料碳纳米管（CNT）是新型导电剂，具有多重的作用。1）降低锂电池的内阻，这是 CNT 作为导电 剂最重要的作用；2）提高锂电池极片的粘结强度，减少粘结剂的使用量。零维的炭黑导电添加 剂之间的连接强度较低。碳纳米管是一种高长径比的材料，不仅具有导电的功能，也具有一定 的增强功能。近年来，通过碳纳米管的使用，粘结剂 PVDF 在锂电池里的添加量也可以降低。3） 提高电池循环寿命。碳纳米管作为一种高长径比的导电添加剂，可以在电池内部大范围的构筑 导电网络，从而缓解正极等材料

9、的膨胀、收缩带来的开裂等问题。碳纳米管最重要的用途是作为电池材料导电剂，可以有效降低阻抗。从物理属性上看，传统的 炭黑是点状物，在导电体系中是点接触，CNT 属于线状物，属于线接触，石墨烯是面接触。对于 炭黑和 CNT，CNT 相比炭黑的比表面更大，可以和活性物质充分混合，导电性更好。在达到同样的导电效果时，碳纳米管的用量仅为炭黑的 1/6-1/3。对于二维的 CNT 和三维的石墨烯来说，石 墨烯自身二维片状结构对导电离子迁移有阻碍作用，单独使用时其离子传导效果不如碳纳米管， 往往与碳纳米管复合应用于磷酸铁锂电池中。技术进步和规模化效应有望推动 CNT 大规模应用。以往碳纳米管没有大规模普及主

10、要是由于技 术不成熟以及产品价格过高。1）根据钜大锂电数据，虽然 CNT 在正极领域的添加量只需要传统 炭黑的 1/6 到 1/3，但其 2018 年单价是普通导电剂的 10 倍，过去的使用成本较高。2）从技术 上看，近几年在国内天奈科技等的逐步发展下，研发了单臂 CNT 等产品。在技术推动和规模化 下，产品的单位成本有望下降，有望快速应用。三、下游需求蓬勃，碳纳米管加速渗透3.1、下游市场空间大，长坡厚雪赛道CNT 下游市场主要有新能源车、消费电池、导电塑料等，市场空间大。新能源车行业是其重要的 下游需求，各国政府部门战略性布局新能源汽车产业的发展，制定相关政策，并不同程度地规 划了对燃油车

11、的禁售时间及范围。 各国加速推动电动车，新能源汽车市场空间广阔。2021 年起，随着影响逐步消散、巴黎 协定背景下全球碳配额收紧以及全球整车厂加速电动化进程、车型供给端日趋丰富，我们预 计 2025、2030 年全球新能源汽车销量将分别达 2468、5861 万辆，其中国内将分别在 2025 和 2030 年超 1300 和 2200 万辆。全球新能源车市场进入加速期。当前全球新能源车迎来加速期，1）政策加速，2019 年底的欧 洲市场开启补贴强力刺激新能源车销量， 2020 年 9 月份中国宣布开启碳中和、碳达峰政策， 2022 年美国有望开启新能源车补贴政策，总的来看，全球重要的汽车市场的

12、中、美、欧电动 化加速。同时日本、韩国等国家也开始大力推行电动化汽车，大力发展电动车逐步成为全球 共识。2）车企陆续发布计划庞大的电动化战略。从各个车企的角度看，在 21 年以来戴姆勒、 大众等车企均发布全新的电动化战略。其中沃尔沃计划在 2025 年实现全面电气化，届时纯电 车型销量占比将达到 50%，捷豹品牌将自 2025 年起成为一个纯电动豪华品牌，这是比国家层 面的新能源车渗透率更为激进的规划。新能源汽车销量推动下，动力电池需求突飞猛进。受益新能源汽车销量增长，我们预计 2025 年全球动力电池需求将达 1456GWh，2030 年将达 3809GWh。2021-2030 年复合增速为

13、 32%。 受碳达峰、碳中和、双积分等因素影响，中国新能源汽车市场将保持快速增长趋势，推动动 力电池装机电量持续增长。我们预计 2021-2025 年中国动力电池出货量复合增速超过 50%， 2025 年出货量将超 800GWh。3.2、国产碳纳米管导电剂迎渗透率加速期碳纳米管导电剂迎来渗透率加速期。从长期逻辑上看，导电剂有着降低阻抗、提升电池循环性、 提高极片粘结强度等作用，是电池材料的必需品。CNT 相比传统导电剂更能实现快速充放电， 提升电导率，改善倍率性能，且在锂电池的热稳定性、能量密度、寿命性能等方面都有显著提 升作用，是更占优的选择。从中期逻辑上看，三元正负极材料体系未来发展方向“

14、高镍+硅碳” 对导电剂也有需求，同时磷酸铁锂的回暖也带动导电剂单位用量的增加。从产业规律上看，消 费者对快速充电技术的需求较为迫切，快充技术的发展对材料的导电性提出了较大的挑战，优 质导电剂的应用更为迫切。1） 从高镍上看，从技术上随着高镍逐步成熟，成本上高镍在提升能量密度的同时物料成本基 本保持稳定，从结构创新上看 4680 等大圆柱的应用有望带动三元电池能量进一步提升， 2022 年 2 月 19 日，特斯拉宣布已经生产了 100 万颗 4680 电池。从下游需求结构上看， 倾向于三元高镍的欧美市场的增长有望拉动行业的增长。2） 从硅碳负极上看，其渗透率目前较低，硅碳负极主要是解决了负极容

15、量低的问题，硅材料 的质量比容量最高可达 4200mAh/g，远大于碳材料的 372mAh/g。但是引入了容量高的硅 元素，在导电性上自热没有碳元素高，对于导电剂的需求更为迫切，硅碳负极市场前期发 展较慢，目前迎来了产业爆发初期。贝特瑞为代表的企业进入了资本开支周期，贝特瑞在 2022 年 2 月公告，预计投资 50 亿元于 2028 年前实现年产 4 万吨硅基负极材料产能全面 达产，其中 2023 年 12 月底前建成投产年产 1.5 万吨硅基负极材料产能。3） 从需求结构上看，由于磷酸铁锂相比三元材料的电导率更低，磷酸铁锂在实现同样的导电 性能时对导电剂的需求更为迫切，在 CTP 等技术的

16、带动下，磷酸铁锂的需求占比不断提 升，有望带动 CNT 用量的提升。 4） 从产业规律上看，消费者当前对于快充技术需求较为迫切。新能源车快充性能可通过增加 充放电倍率、提升整车电压平台等级、以及两者兼用获得。增加充放电倍率是需要材料通 过改性提升导电性，而导电剂的应用也是其中一种方式。 2021 年市场上导电剂仍以常规的导电炭黑等为主，CNT 在导电剂中占比大约在 21%，在长 期逻辑和中期逻辑的共振下，有望渗透率快速提升。根据公司债券募集说明书，GGII 预 计到 2025 年中国新型导电剂市场占比将达 57%，其中碳纳米管导电剂占比将达 55%。国产厂商受益 CNT 渗透率提升浪潮。以往全

17、球主要是传统导电剂的市场，主流企业为美国 Cabot、 瑞士 TIMCAL、日本狮王、日本电气化学和日本昭和电工等，使中国锂电池企业在导电剂方面长 期处于依赖进口的状态。天奈科技作为最早通过导电浆料将碳纳米管导入锂电池的企业之一， 近年来一直致力于碳纳米管导电剂在锂电池应用的推广。随着碳纳米管生产技术的不断改进以 及规模化，其作为新型导电剂的优势开始逐步体现，并开始被众多锂电池厂商所接受，改变了 锂电池导电剂依赖进口的局面。我国锂电池导电剂市场的国产化率已经由 2014 年的 12.9%提升 2019 年的 38.9%，呈现逐年稳步提升的趋势。依托于碳纳米管在锂电池领域作为导电剂的优异性能，碳

18、纳米管导电浆料行业未来复合增速高。 根据统计，2020 年全球锂电池用碳纳米管导电浆料出货量为 8.9 万吨，同比增长 50.8%，起点研究院预计到 2025 年碳纳米导管电浆料需求量将达 59.6 万吨。从市场规模上看， 2020 年全球市场规模为 34.7 亿元，同比增长 47%，预计到 2025 年为 202.6 亿元。根据 GGII 的 数据，2021 年中国碳纳米管导电浆料出货量为 7.8 万吨，2025 年中国碳纳米管导电浆料出货量 将突破 32 万吨。四、技术驱动成长，龙头地位不断夯实4.1、产品不断迭代，满足客户需求产品不断迭代，性能更加优异。公司采用纳米聚团流化床宏量制备碳纳

19、米管技术工艺，第二代 碳纳米管产品的相关性能已经处于国内领先地位，第三代产品在第二代的基础上更进一步提升 了碳纳米管的长径比，并提升了其导电性能。公司自主研发粉体分散加工工艺，将碳纳米管通过浆料形式导入锂电池，实现商业及产业化。 碳纳米管粉体直接作为导电剂应用于锂电池，其在锂电池电极材料中没有有效地分散开，处于 聚团状态，使导电效果不及预期。针对此应用难题，公司相关研发人员进行了大量的研发实验， 为制备出相应的碳纳米管合格分散浆料，使用了包括高速分散机、胶体磨、均质机、超声设备 等多种分散设备，最终成功遴选出合适的分散剂、分散方法和设备，将碳纳米管通过浆料形式 导入锂电池，并实现商业化及产业化

20、。公司实现了由第一代到第三代碳纳米管产品的技术突破， 并保持了行业内优质性能指标水平，推动了产业的发展。碳纳米管产品的长径比、碳纯度两个影响碳纳米管的核心直接决定了碳纳米管的导电性能。同 行业公司技术情况对比来看，天奈科技的第二代及第三代碳纳米管产品相关技术指标处于行业 领先水平，产品性能具备竞争优势。公司产品质量、稳定性、一致性及持续供货能力通过验证， 形成优质客户群壁垒。公司产品紧跟市场需求，目前已研发三代碳纳米管产品，满足不同客户需求，并秉承每 2 年或 3 年推出新一代产品的研发策略，持续开发新的产品以适应下游市场的技术发展方向。4.2、布局上游增添成本优势公司成本结构以原材料为主，原材料支出占比较大。公司采购原材料主要为 NMP、丙烯、分散 剂、液氮等，其中 NMP 占比较大，公司 2021 年的原材料采购成本占主营业务成本的 80.69%。为 有效应对主要原材料 NMP 价格波动风险，公司 20