【研報】新材料行業專題系列報告（一）：碳納米管優秀的新型導電材料-20200731[26頁].pdf

1、 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野本土智慧全球視野本土智慧 行業行業研究研究 Page1 證券研究報告證券研究報告深度報告深度報告 化學新材料化學新材料 新材料新材料專題專題系列系列報告報告（一）（一） 超配超配 （維持評級） 2020 年年 07 月月 31 日日 一年該行業與一年該行業與上證綜指上證綜指走勢比較走勢比較 行業專題行業專題 碳納米管：優秀的新型導電材料碳納米管：優秀的新型導電材料 碳納米管是性能優異的新材料，主要應用于鋰電池和導電塑料碳納米管是性能優異的新材料，主要應用于鋰電池和導電塑料 碳納米管屬于一維納米材料， 具有高強度和高導電導熱性的優秀性能， 其 下游應用

2、主要涵蓋新能源汽車產業、3C 數碼產業、半導體產業、電力基 礎設施等領域。碳納米管的大規模商業應用需求最主要來自鋰電池和導 電塑料領域，其中來自鋰電池的需求超過 80%。工業化生產碳納米管常 用化學氣相沉積法 （CVD 法） ， 其中的催化劑制備環節以及碳納米管的大 規模制備是碳納米管工業化生產的技術難點。 鋰電池領域：鋰電池領域：利用碳納米管杰出的導電性能，可以制備優良的鋰電池導 電劑。 實際使用過程中， 通過提高鋰電池正負極導電性進而增強鋰電池的 能量密度和循環壽命。目前碳納米管在鋰電池導電劑中已經得到廣泛應 用。 導電塑料領域：導電塑料領域：同樣利用碳納米管的導電性能，與工程塑料混合后可

3、以 制成兼具導電性和塑料特性的導電塑料， 被廣泛應用于半導體、 防靜電材 料和電磁屏蔽等領域。 伴新能源和伴新能源和 5G 之風，碳納米管迎來高速增長之風，碳納米管迎來高速增長 全球碳納米管導電漿料市場將在未來 4 年保持 20%以上的高速增長，高 工鋰電預計到 2023 年，全球和國內產值將分別達到 55 億元和 37 億元， 2019 年國內鋰電池用碳納米管導電漿料產值約 14.5 億元，其中新能源 電池領域產值約 12 億元，5G 手機用產值約 2.5 億元。 隨著新能源汽車的普及率提高和 5G 手機推廣引發換機潮，鋰電池行業 將迎來蓬勃發展的機遇， 拉動對鋰電池導電漿料的需求； 而新能

4、源汽車和 5G 手機對鋰電池的能量密度和循環壽命的要求不斷提高， 將進一步凸顯 碳納米管導電漿料的優勢，加速在導電劑中的滲透。 此外，鋰電池導電劑的國產化率逐年提升，2018 年達到 31.2%。碳納米 管是少數不依賴進口， 而且國內產能領先世界的導電劑， 在鋰電池導電劑 國產化趨勢下，碳納米管將被更多地運用到鋰電池導電劑中。 國內產能全球領先，技術壁壘下市場集中國內產能全球領先，技術壁壘下市場集中 全球碳納米管產能集中于中國、歐洲和美國，中國占 51.8%，位居第一。 國內的天奈科技是全球最大的碳納米管生產企業。國內碳納米管行業集 中度高，2018 年出貨量 CR3 占比達 68%。這是由于

5、生產過程從催化劑 制備到大規模生產再到分散劑的選擇存在眾多技術難點，行業技術壁壘 較高。 風險提示風險提示 1、新能源汽車普及不及預期； 2、5G 手機滲透不及預期； 3、國產化替代不及預期； 相關研究報告：相關研究報告： 新能源汽車全產業鏈基礎系列研究報告之 四：濕法隔膜擴產潮，百舸爭流快者先 2017-11-02 證券分析師：龔誠證券分析師：龔誠 電話： 010-88005306 E-MAIL： 證券投資咨詢執業資格證書編碼：S0980519040001 證券分析師：商艾華證券分析師：商艾華 電話： E-MAIL： 證券投資咨詢執業資格證書編碼：S0980519090001 獨立性聲明：獨

6、立性聲明： 作者保證報告所采用的數據均來自合規渠 道，分析邏輯基于本人的職業理解，通過 合理判斷并得出結論，力求客觀、公正， 其結論不受其它任何第三方的授意、影 響，特此聲明 0.6 1.1 1.6 2.1 A/19O/19D/19F/20A/20J/20 上證綜指化學新材料 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野本土智慧全球視野本土智慧 Page2 投資摘要投資摘要 關鍵結論與投資建議關鍵結論與投資建議 新能源汽車普及、新能源汽車普及、5G 換機潮和鋰電池導電劑國產化將拉動碳納米管行業高速換機潮和鋰電池導電劑國產化將拉動碳納米管行業高速 增長。增長。碳納米管是性能優異的新材料，其大規模商

7、業應用需求最主要來自鋰電 池和導電塑料領域，其中來自鋰電池的需求超過 80%。工業化生產碳納米管常 用化學氣相沉積法（CVD 法） ，其中的催化劑制備環節以及碳納米管的大規模 制備是碳納米管工業化生產的技術難點。 目前，碳納米管行業最大的增長驅動力來自于鋰電池領域兩大板塊目前，碳納米管行業最大的增長驅動力來自于鋰電池領域兩大板塊動力鋰動力鋰 電池和數碼鋰電池。電池和數碼鋰電池。 隨著新能源汽車的普及率提高和5G手機推廣引發換機潮， 鋰電池行業將迎來蓬勃發展的機遇，拉動對鋰電池導電漿料的需求；而新能源 汽車和 5G 手機對鋰電池的能量密度和循環壽命的要求不斷提高，將進一步凸 顯碳納米管導電漿料的

8、優勢，加速在導電劑中的滲透。此外在鋰電池導電劑國 產化趨勢下， 碳納米管作為少數不依賴進口， 而且國內產能領先世界的導電劑， 將被更多地運用到鋰電池導電劑中。 因此，在“總量”和“滲透率”提高的驅動下，全球碳納米管導電漿料市場將在 未來 4 年保持 20%以上的高速增長，預計到 2023 年，全球和國內產值將分別 達到 55 億元和 37 億元。 核心假設或邏輯核心假設或邏輯 第一、第一、新能源汽車加速滲透新能源汽車加速滲透，促進動力鋰電池需求的增長，進一步拉動對鋰電，促進動力鋰電池需求的增長，進一步拉動對鋰電 池導電劑的需求。池導電劑的需求。隨著動力鋰電池往高能量密度和循環壽命方向發展，碳納

9、米 管的優勢更加明顯，將被更多地作為導電劑。一方面碳納米管優異的特性能夠 提高動力鋰電池的能量密度和循環壽命，另一方面逐漸普及的硅基電極導電性 差，需要導電性優異的碳納米管導電劑。 第二、第二、5G 智能手機功耗大，對電池能量密度提出了更高的要求。智能手機功耗大，對電池能量密度提出了更高的要求。碳納米管導電 劑比其他導電劑更能提高電池的能量密度，因此將成為 5G 手機鋰電池青睞的 導電劑。5G 手機滲透率的增加將加速碳納米管導電劑的滲透，驅動碳納米管導 電劑市場的增長。 第三、鋰電池導電劑國產化替代趨勢下，碳納米管作為少數不依賴進口，而且第三、鋰電池導電劑國產化替代趨勢下，碳納米管作為少數不依

10、賴進口，而且 國內產能領先世界的導電劑，將更受青睞。國內產能領先世界的導電劑，將更受青睞。 核心假設或邏輯的主要風險核心假設或邏輯的主要風險 第一、新能源汽車普及不及預期，出現性能更佳的導電劑； 第二、5G 手機推廣不及預期，出現性能更加的導電劑； 第三、國產化替代不及預期。 pOpQoOpQsNoMzRrOsOpQmP7NcMaQmOmMmOmMiNrRyQjMnNmP6MrRvMNZsPsRwMsQmP 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野本土智慧全球視野本土智慧 Page3 內容目錄內容目錄 碳納米管是性能優異、具有巨大應用潛力的新材料碳納米管是性能優異、具有巨大應用潛力的新材料

11、. 5 碳納米管：性能穩定的高分子納米材料 . 5 氣相沉積法（CVD）是主要生產工藝，催化劑制備是核心難點 . 6 比強度最高的人造材料，導電導熱和儲氫性能良好 . 7 大規模商業應用集中在鋰電池和導電塑料領域大規模商業應用集中在鋰電池和導電塑料領域 . 10 新能源領域：碳納米管是優良的鋰電池導電劑 .11 導電塑料領域：碳納米管作為導電填料優勢顯著 . 13 半導體領域：碳納米管有望發揮巨大的作用 . 14 伴新能源和伴新能源和 5G 之風，碳納米管迎來高速增長之風，碳納米管迎來高速增長 . 15 伴隨新能源汽車高速發展，碳納米管應用滲透率提升 . 16 5G 手機電池高續航要求，碳納米

12、管導電劑需求增加 . 19 電池導電劑國產化替代加速，碳納米管更有用武之地 . 21 國內產能全球領先，技術壁壘下市場集中國內產能全球領先，技術壁壘下市場集中 . 22 中國碳納米管產能處于世界領先水平 . 22 伴隨需求端爆發，行業處于良性復蘇階段 . 23 催化劑鑄就行業高壁壘，國內行業集中度高 . 24 分析師承諾分析師承諾 . 25 風險提示風險提示 . 25 證券投資咨詢業務的說明證券投資咨詢業務的說明 . 25 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野本土智慧全球視野本土智慧 Page4 圖表圖表目錄目錄 圖圖 1：碳納米管粉體：碳納米管粉體 . 5 圖圖 2：單壁碳納米管和多壁

13、碳納米管：單壁碳納米管和多壁碳納米管 . 5 圖圖 3：CVD 工藝流程工藝流程. 6 圖圖 4：碳源在催化劑作用下生成碳納米管：碳源在催化劑作用下生成碳納米管 . 6 圖圖 5：催化劑決定了碳納米管的長度、直徑和管壁數量：催化劑決定了碳納米管的長度、直徑和管壁數量 . 6 圖圖 6：碳納米管規?；a涉及各種復雜工藝：碳納米管規?；a涉及各種復雜工藝 . 7 圖圖 7：碳納米管、金剛石、鋼的強度比較（單位：碳納米管、金剛石、鋼的強度比較（單位：GPa） . 8 圖圖 8：碳納米管具有良好的可彎曲性：碳納米管具有良好的可彎曲性 . 8 圖圖 9：基于不同材料的導電劑的：基于不同材料的導電劑的

14、 EIS 阻抗（單位：歐姆）阻抗（單位：歐姆） . 8 圖圖 10：碳納米管中可以儲存鋰離子的缺陷：碳納米管中可以儲存鋰離子的缺陷 . 9 圖圖 11：碳納米管的應用領域：碳納米管的應用領域 . 10 圖圖 12：碳納米管大規模商業應用的需求結構：碳納米管大規模商業應用的需求結構 . 10 圖圖 13：碳納米管大規模商用涉及的領域：碳納米管大規模商用涉及的領域 . 10 圖圖 14：碳納米管產業鏈：碳納米管產業鏈 . 11 圖圖 15：鋰電池的主要構成：鋰電池的主要構成 . 12 圖圖 16：導電劑在正極活性物質間構建起導電網絡：導電劑在正極活性物質間構建起導電網絡 . 12 圖圖 17：鋰電

15、池導電材料：鋰電池導電材料 4 類接觸示意圖類接觸示意圖 . 12 圖圖 18：不同的導電劑以不同的接觸方式構建導電網絡：不同的導電劑以不同的接觸方式構建導電網絡 . 13 圖圖 19：導電塑料實物圖：導電塑料實物圖 . 13 圖圖 20：導電母粒實物圖：導電母粒實物圖 . 13 圖圖 21：碳纖維（：碳纖維（CF）在導電塑料中含量的增加會顯著改變塑料的力學性能）在導電塑料中含量的增加會顯著改變塑料的力學性能 . 14 圖圖 22：碳納米管導電劑以漿料的形式應用到鋰電池中：碳納米管導電劑以漿料的形式應用到鋰電池中 . 15 圖圖 23：全球碳納米管導電漿料需求量分析及預測：全球碳納米管導電漿料

16、需求量分析及預測 . 15 圖圖 24：全球碳納米管導電漿料產值分析及預測：全球碳納米管導電漿料產值分析及預測 . 15 圖圖 25：中國碳納米管導電漿料產值分析及預測：中國碳納米管導電漿料產值分析及預測 . 16 圖圖 26：20142023 全球新能源汽車產量分析及預測全球新能源汽車產量分析及預測 . 17 圖圖 27：20142023 中國新能源汽車產量分析及預測中國新能源汽車產量分析及預測 . 17 圖圖 28：20142023 全球動力鋰電池需求量分析及預測全球動力鋰電池需求量分析及預測 . 17 圖圖 29：20142023 中國動力鋰電池需求量分析及預測中國動力鋰電池需求量分析及

17、預測 . 17 圖圖 30：碳納米管的優異性能能滿足動力鋰電池的發展需求：碳納米管的優異性能能滿足動力鋰電池的發展需求 . 18 圖圖 31：三元動力鋰電池滲透率：三元動力鋰電池滲透率 . 18 圖圖 32：中國動力鋰電池導電劑滲透率情況：中國動力鋰電池導電劑滲透率情況 . 19 圖圖 33：全球動力鋰電池碳納米管導電漿料產值分析及預測：全球動力鋰電池碳納米管導電漿料產值分析及預測 . 19 圖圖 34：中國動力鋰電池碳納米管導電漿料產值分析及預測：中國動力鋰電池碳納米管導電漿料產值分析及預測 . 19 圖圖 35：5G 智能手機滲透率將不斷提高智能手機滲透率將不斷提高 . 20 圖圖 36：

18、同等使用強度下滿足續航的：同等使用強度下滿足續航的 4G 和和 5G 電池容量（單位：電池容量（單位：mAh） . 20 圖圖 37：中國數碼電池用導電劑滲透率情況：中國數碼電池用導電劑滲透率情況 . 21 圖圖 38：全球數碼電池碳納米管導電漿料產值分析及預測：全球數碼電池碳納米管導電漿料產值分析及預測 . 21 圖圖 39：中國數碼電池碳納米管導電漿料產值分析及預測：中國數碼電池碳納米管導電漿料產值分析及預測 . 21 圖圖 40：國產鋰電池導電劑占比逐年提升：國產鋰電池導電劑占比逐年提升 . 22 圖圖 41：2018 全球碳納米管粉體產能分布全球碳納米管粉體產能分布 . 22 圖圖 4

19、2：全球部分碳納米管龍頭企業碳納米管粉體產能（噸）：全球部分碳納米管龍頭企業碳納米管粉體產能（噸） . 22 圖圖 43：碳納米管行業處于技術成熟度曲線上的良性發展期：碳納米管行業處于技術成熟度曲線上的良性發展期 . 23 圖圖 44：碳納米管導電漿料制備流程：碳納米管導電漿料制備流程 . 24 圖圖 45：2018 年中國碳納米管導電漿料出貨量格局年中國碳納米管導電漿料出貨量格局 . 24 圖圖 46：部分碳納米管企業碳納米管導電漿料產能（噸）：部分碳納米管企業碳納米管導電漿料產能（噸） . 24 表表 1：生產碳納米管的不同方法的優劣勢對比：生產碳納米管的不同方法的優劣勢對比 . 6 表表

20、 2：各國禁售燃油車時間表：各國禁售燃油車時間表 . 16 表表 3：中日韓主要動力鋰電池企業新增產能情況：中日韓主要動力鋰電池企業新增產能情況 . 17 表表 4：不同導電劑優劣勢比較：不同導電劑優劣勢比較 . 18 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野本土智慧全球視野本土智慧 Page5 碳納米管是性能優異、具有巨大應用潛力的新材碳納米管是性能優異、具有巨大應用潛力的新材料料 碳納米管碳納米管：性能穩定的高分子納米材料：性能穩定的高分子納米材料 碳納米管最突出的結構特征是它由單層或多層石墨片圍繞同一中心卷曲而成。碳納米管最突出的結構特征是它由單層或多層石墨片圍繞同一中心卷曲而成。 碳

21、納米管， 英文簡稱 CNT， 屬于富勒碳系,其長度為微米級,直徑為納米級， 最富 特征的一維納米材料。 在宏觀尺度上看， 碳納米管是黑色粉末， 在微觀尺度上， 碳納米管是由同軸碳管組成的碳分子。每層碳管由碳原子按六邊形密鋪而成， 與石墨烯的層狀結構類似，層與層之間則保持約 0.34nm 的固定距離。碳納米 管的結構雖然與高分子材料的結構相似，但其結構卻比高分子材料穩定得多， 是目前已知的熔點最高的材料。 圖圖 1：碳納米管粉體碳納米管粉體 資料來源:中國制造網、國信證券研究所整理 碳納米管根據不同的特征分為不同的類別，商業化角度通常按管壁的層數和導碳納米管根據不同的特征分為不同的類別，商業化角

22、度通常按管壁的層數和導 電性對其進行分類電性對其進行分類。按照碳管的層數，碳納米管可以分成單壁碳納米管和多壁 碳納米管；就其導電性而言,碳納米管可以是金屬性的,也可以是半導體性的,甚 至在同一根碳納米管上的不同部位也可以呈現出不同的導電性。因而根據導電 性質的差異可將其分為金屬型碳納米管和半導體型碳納米管。 圖圖 2：單壁碳納米管和多壁碳納米管單壁碳納米管和多壁碳納米管 資料來源:碳納米管和碳微米管的結構、性質及其應用、國信證券研究所整理 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野本土智慧全球視野本土智慧 Page6 氣相沉積法氣相沉積法（CVD）是主要生產工藝，催化劑制備是核心難點是主要生產

23、工藝，催化劑制備是核心難點 工業化生產常用化學氣相沉積法制備碳納米管。工業化生產常用化學氣相沉積法制備碳納米管。目前碳納米管的制備方法主要 包含化學氣相沉積法、激光蒸發法、石墨電弧法、水熱法。但由于后三者都存在 成本高、 工業化生產困難的缺點， 碳納米管生產企業更多采用化學氣相沉積法。 表表 1：生產碳納米管的不同方法的優劣勢對比生產碳納米管的不同方法的優劣勢對比 工藝類型工藝類型 優點優點 缺點缺點 化學氣相沉積法(CVD) 反應過程易于控制,反應溫度相對 較低,產品純度較高,成本低,產量 高,適用性強 粗產品中結晶度較低 激光蒸發法 可連續操作、產品純度高、質量好 產量低、成本高、難以工業

24、化生產 石墨電弧法 碳納米管管直、壁薄、結晶度高 純度低,產率低,成本高,且電弧放電過 程難以控制,難以工業化 水熱法 產品管徑小、純度高、收率較高 成本高、難以工業化 資料來源:天奈科技招股書、國信證券研究所整理 CVD 工藝流程主要包括催化劑制備、碳納米管粗粉制備、粗粉純化和粉碎四大工藝流程主要包括催化劑制備、碳納米管粗粉制備、粗粉純化和粉碎四大 工序，其中催化劑制備是最核心的環節工序，其中催化劑制備是最核心的環節和技術難點和技術難點?；瘜W氣相沉積法制備碳納 米管的關鍵環節是碳納米管在催化劑表面進行生長的過程。具體的反應過程包 括碳源化合物在催化劑表面分解，碳原子通過表面擴散或者體相擴散進

25、入催化 劑內部，最后碳納米管從催化劑顆粒中析出。研究表明，生長出的碳納米管的 直徑在很大程度上依賴于納米催化劑顆粒的大小。 由于碳納米管的管徑和長度的比值（長徑比）很大程度上決定了碳納米管的性 能，催化劑的制備成為了 CVD 工藝中最核心的環節。但是催化劑材料的選擇、 顆粒的直徑控制需要反復地進行大量試驗才能加以確定。同時，碳納米管催化 劑的動態行為十分復雜，隨著碳納米管的生長,催化劑的表面被重構。因此，如 何控制實現催化劑保持原有的滿足碳納米管生長的狀態，這無疑增加了催化劑 制備的難度。 圖圖 3：CVD 工藝流程工藝流程 資料來源:天奈科技招股說明書、國信證券研究所整理 圖圖 4：碳源在催

26、化劑作用下生成碳納米管碳源在催化劑作用下生成碳納米管 資料來源:碳納米管的宏量制備及產業化、國信證券研究所整理 圖圖 5：催化劑決定了碳納米管的催化劑決定了碳納米管的長度、直徑和管壁數量長度、直徑和管壁數量 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野本土智慧全球視野本土智慧 Page7 資料來源:碳納米管可控制備的過去、現在和未來、國信證券研究所整理 從實驗室制備從實驗室制備到大規模工業化生產，到大規模工業化生產，還需要還需要解決多層次工程科學耦合和關聯的解決多層次工程科學耦合和關聯的 問題，問題，具有較高的技術壁壘。具有較高的技術壁壘。實驗室碳納米管生長是在一個較小的反應器中以 毫克或克量級

27、的規模進行,此時反應器內的熱量和質量輸運并不存在顯著瓶頸, 傳遞和反應的耦合不顯著,主要問題集中在催化生長過程中碳納米管的結構控 制以及碳納米管之間的相互作用關系方面。但是在工業化過程中，要求碳納米 管在一個千噸級的工業反應器中大規模生長時， 則需考慮原子尺度、 納米尺度、 介觀尺度、 反應器尺度、 工廠尺度和生態尺度等多層次工程科學的耦合和關聯。 以反應器尺度為例，因為碳納米管產品從形態上看并不是一種均勻的物質,欲實 現碳納米管這一類新型納米材料工業生長反應器的設計,還需要工程基礎研究 的創新結合。 圖圖 6：碳納米管規?；a碳納米管規?；a涉及各種復雜工藝涉及各種復雜工藝 資料來源：

28、碳納米管的宏量制備及產業化 、國信證券經濟研究所整理 比強度最高的人造材料，導電導熱和儲氫性能良好比強度最高的人造材料，導電導熱和儲氫性能良好 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野本土智慧全球視野本土智慧 Page8 碳納米管獨特的結構和化學鍵， 賦予了它獨特的力學、 電學、 熱學和化學性能， 使得它在多個領域均可以有廣泛的應用。 力學性能力學性能 1）最高的比強度）最高的比強度：連接碳納米管中碳原子的共價鍵是自然界最穩定的化學鍵。 碳納米管有極高的抗拉強度和彈性模量，與此同時，碳納米管的密度卻只有鋼 的 1/6，是目前可以制備出的具有最高比強度的材料。 圖圖 7：碳納米管碳納米管、金剛

29、石、鋼的強度比較（單位：、金剛石、鋼的強度比較（單位：GPa） 資料來源:碳納米管的特性及其高性能的復合材料、國信證券研究所整理 2） 強柔韌性） 強柔韌性： 碳納米管強度高卻不脆。 彎曲碳納米管或在軸向對其施加壓力時, 即使外力超過Euler強度極限或彎曲強度,碳納米管也不會斷裂,而是首先發生大 角度彎曲，當外力釋放后，碳納米管又恢復原狀。 圖圖 8：碳納米管具有良好的可彎曲性碳納米管具有良好的可彎曲性 資料來源:碳納米管材料及應用、國信證券研究所整理 電學性能電學性能 3） 良好的導電性） 良好的導電性： 碳納米管的結構與石墨的片層結構相同， 具有良好的導電性。 碳納米管的電阻和其長度及直

30、徑無關,電子通過碳納米管時不會產生熱量加熱 碳納米管。電子在碳納米管中的傳輸就像光信號在光學纖維電纜中傳輸一樣,能 量損失微小，是優良的電池導電劑。 圖圖 9：基于不同材料的導電劑的基于不同材料的導電劑的 EIS 阻抗（阻抗（單位：單位：歐姆）歐姆） 0 200 400 600 800 1,000 1,200 抗拉強度彈性模量 碳納米管金剛石鋼 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野本土智慧全球視野本土智慧 Page9 資料來源:天奈科技招股說明書、國信證券研究所整理 注：EIS 值越小，導電性越好 4） 優異的導熱） 優異的導熱性： 碳納米管具有極高的導熱率， 室溫下導熱率是金剛石的 2

31、 倍， 是目前已知的最好的導熱材料。此外，碳納米管軸向方向的熱交換性能很高， 徑向方向的熱交換性能則較低，通過合適的取向，碳納米管可以合成各向異性 高的熱傳導材料。 5）儲氫性能良好）儲氫性能良好：碳納米管本身具有高比表面積，再經過處理后具有優異的儲 氫能力。 6）優越的嵌鋰特性）優越的嵌鋰特性：碳納米管的中空管腔、管與管之間的間隙、管壁中層與層 之間的空隙及管結構中的各種缺陷，為鋰離子提供了豐富的存儲空間和運輸通 道。 圖圖 10：碳納米管中可以儲存鋰離子的缺陷碳納米管中可以儲存鋰離子的缺陷 資料來源:碳納米管和碳微米管的結構、性質及其應用、國信證券研究所整理 7）化學穩定性）化學穩定性：碳

32、納米管化學性質穩定，具有耐酸性和耐堿性。在高分子復合 材料中添加碳納米管可以提高材料本身的阻酸抗氧化性能。 0 50 100 150 200 250 300 350 碳納米管科琴黑 SP 石墨烯 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野本土智慧全球視野本土智慧 Page10 大規模商業應用集中在鋰電池和導電塑料領域大規模商業應用集中在鋰電池和導電塑料領域 碳納米管憑借多種優異的性能被應用到鋰電池導電劑、 導電塑料、 透明導電膜、 超級電容器、導電墨水、高強度“超級纖維”等多種產品或材料當中，應用領域應用領域 涵蓋新能源汽車、涵蓋新能源汽車、3C 數碼、半導體、光伏發電、航天航空、國防軍工等眾

33、多領數碼、半導體、光伏發電、航天航空、國防軍工等眾多領 域。域。 圖圖 11：碳納米管的應用領域碳納米管的應用領域 資料來源: 國信證券經濟研究所整理 盡管碳納米管獨特的性能賦予其在多領域應用的潛力，但透明導電膜、超級電 容器、導電墨水等新型產品的生產工藝仍未成熟，而高強度“超級纖維”等材料 主要小范圍應用于航空航天、軍工等高精尖行業，因此上述產品或材料距離大 面積工業商用仍需一段較長的時間。 目前，目前，商商業化業化且大且大規模規模應用應用的領域主要的領域主要集中集中于于鋰電池導電劑和導電塑料鋰電池導電劑和導電塑料。據測 算， 目前超過 75%的需求來自鋰電池導電劑領域。 產業鏈化工上游主要

34、是丙烯、 液氮；下游應用于鋰電池服務新能源汽車產業和 3C 數碼產業，應用于導電塑 料，服務電力基礎設施、半導體產業等。 圖圖 12：碳納米管大規模商業應用的需求結構碳納米管大規模商業應用的需求結構 圖圖 13：碳納米管大規模商用涉及的領域碳納米管大規模商用涉及的領域 資料來源: 高工鋰電、國信證券經濟研究所整理 資料來源: 國信證券經濟研究所整理 鋰電池 85.9% 導電塑料 14.1% 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 全球視野本土智慧全球視野本土智慧 Page11 圖圖 14：碳納米管碳納米管產業鏈產業鏈 資料來源：天奈科技招股書、國信證券經濟研究所整理 新能源領域：新能源領域：碳納米管

35、碳納米管是優良的是優良的鋰電池導電劑鋰電池導電劑 鋰電池鋰電池性能優異而具有廣泛的應用性能優異而具有廣泛的應用。鋰電池是一類依靠鋰離子在正負極之間穿 梭來達到充放電目的的化學電池，由于其具有高能量密度、高工作電壓、長循 環壽命、大充放電倍率等優勢，已經被廣泛應用于新能源汽車、3C 產品(計算 機、通訊和消費類電子產品)領域。 導電劑導電劑是鋰電池中的重要材料，主要作用是提高電池的導電性。是鋰電池中的重要材料，主要作用是提高電池的導電性。鋰離子電池的 主要材料包括正極、負極、電解液和隔膜。鋰電池的供電過程依賴于電子在正 極與負極間的移動，因此電極的導電性決定了電池的性能表現。導電劑作為鋰 電池的關鍵輔助材料，其作用就是與正極材料、負極材料混合制成電極極片， 確保電池的正極和負極具有良好的導電性。鋰離子電池正極材料主要包括磷酸 鐵鋰、三元材料、鈷酸鋰、錳酸鋰等，為鋰離子電池提供鋰源，是影響鋰離子電 池能量密度、循環使用壽命、安