中國碳納米管導(dǎo)電劑趨勢分析

中國碳納米管導(dǎo)電劑趨勢分析一、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，成長空間大近來年備受市場關(guān)注，在高端數(shù)碼電池領(lǐng)域的應(yīng)用比例可達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，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、競爭優(yōu)勢碳納米管導(dǎo)電劑有望逐步替代炭黑等傳統(tǒng)導(dǎo)電劑成為動力鋰電池的主流導(dǎo)電劑。一方面，相對于傳統(tǒng)導(dǎo)電劑而言，碳納米管具有更大的長徑比和更低的阻抗，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，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徑比的特性，相較于炭黑能夠進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。盡管在市場應(yīng)用的早期階段，較高的價格是碳納米管替代炭黑成為動力鋰電池主流導(dǎo)電劑的主要障礙，但碳納米管作為一種新型材料，隨著市場接受度的提升、大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化以及價格的持續(xù)下降，相比于炭黑等傳統(tǒng)導(dǎo)電劑在性價比上的差距持續(xù)縮小,根據(jù)GGII數(shù)據(jù)，碳納米管市場滲透率持續(xù)增長，到2019年已達37%。二、碳納米管導(dǎo)電劑驅(qū)動因素1、動力鋰電池在全球大力發(fā)展新能源汽車的大背景下，動力鋰電池市場的高速增長直接帶動碳納米管需求擴張。根據(jù)GGII數(shù)據(jù)顯示，我國動力電池裝機量自2015年起逐年增長，到2019年達62.4%，2020年公共衛(wèi)生事件影響下，增速放緩，僅達62.9萬噸，同比2019年增長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比，碳納米管的添加量僅為炭黑的1/6-1/2。雖然碳納米管單價是炭黑單價的10倍，但碳納米管較低的摻雜量使得其總體花費為炭黑的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)展的一個重要原因為續(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。達到同樣的導(dǎo)電效果，碳納米管的用量僅為傳統(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。在我國雙碳政策下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速擴張，（根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2021年1-9月銷已達215.7萬輛，再創(chuàng)新高），將成為我國碳納米管導(dǎo)電劑發(fā)展關(guān)鍵驅(qū)動力。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下，碳納米管導(dǎo)電漿料出貨量將保持高增長趨勢。根據(jù)GGII，2020年我國碳納米管導(dǎo)電漿料出貨量為4.8萬噸，2016-2020年出貨量年復(fù)合增長率為36%。據(jù)GGII預(yù)計，2021年中國碳納米管導(dǎo)電漿料出貨量將達7.2萬噸，未來五年中國碳納米管導(dǎo)電漿料市場銷量將保持高增長的趨勢，到2025年，中國碳納米管導(dǎo)電漿料出貨量將突破32萬噸。2、競爭格局行業(yè)集中度高，龍頭企業(yè)地位穩(wěn)固，競爭格局明晰。據(jù)數(shù)據(jù)，按出貨量口徑計算，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明顯。2020年，江蘇天奈的市場份額穩(wěn)占第一，為32.3%，龍頭地位穩(wěn)固。市場份額占據(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，市場份額分別為23.8%、19.6%、8.3%和5.2%，競爭格局明晰。注：按出貨量口徑國內(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)能主要在國內(nèi)，國外廠商生產(chǎn)量較小。2020年，天奈科技、青島昊鑫、三順納米的粉體產(chǎn)能分別達到800噸、800噸和2000噸，漿料產(chǎn)能分別達到3萬噸、1.7萬噸和1.3萬噸，遠(yuǎn)高于外資企業(yè)。隨著動力電池對碳納米管需求的增長，外資通過自研和收購等方式入場，如LG化學(xué)依靠化工領(lǐng)域的積累進行自研，卡博特通過收購三順納米的方式進行布局。3、國產(chǎn)化進度傳統(tǒng)導(dǎo)電劑依賴進口，新型導(dǎo)電劑國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先。中國鋰電池導(dǎo)電劑的國產(chǎn)率從2014年的12.9%逐漸增長到了2018年的31.2%，年復(fù)合增長率為24.7%，以此預(yù)計2020年的國產(chǎn)率將提升到48.5%。增量市場的提升空間意味著國產(chǎn)導(dǎo)電劑的需求市場將處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，為形成規(guī)模經(jīng)濟且成本降低的國內(nèi)導(dǎo)電劑生產(chǎn)廠商提供了機會。四、碳納米管導(dǎo)電劑發(fā)展趨勢1、推進國產(chǎn)化進程國內(nèi)鋰電企業(yè)在傳統(tǒng)導(dǎo)電劑領(lǐng)域長期依賴進口，中國作為全球最大的電動車市場，鋰電池材料行業(yè)快速成長，隨著碳納米管生產(chǎn)技術(shù)的進步以及規(guī)?；?，碳納米管作為新型導(dǎo)電劑的優(yōu)勢開始逐步體現(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，我國鋰電池導(dǎo)電劑市場的國產(chǎn)化率逐年提高。2、與硅基負(fù)極相互促進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，進一步提升碳納米管需求。碳納米管具有獨特的納米結(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，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