鋰電行業深度系列七：碳納米管新一代導電材料應用前景廣闊-220308（42頁）.pdf

1、證券研究報告 | 2022年3月8日鋰電行業深度系列七：碳納米管鋰電行業深度系列七：碳納米管新一代導電材料，應用前景廣闊新一代導電材料，應用前景廣闊行業研究 深度報告電力設備新能源 鋰電池投資評級：超配（維持評級）投資建議碳納米管性能優勢顯著，催化劑、分散體系和設備壁壘高碳納米管（CNT）是由石墨烯圍成的一維量子結構，是優勢顯著的導電材料，主要應用在鋰離子電池，并且在導電塑料和碳基芯片領域擁有較好的商業化前景。根據石墨烯層數的差異，CNT可分為單壁和多壁；單壁碳管優勢主要為：1）化學性質更穩定；2）機械性能好；3）提升極片附著力。CNT技術壁壘主要體現為：1）催化劑是工藝核心；2）設備工藝決定

2、連續化和宏量化制備水平，頭部企業多自研設備以提升生產效率。3）分散體系是漿料制備的核心步驟，分散程度的優劣直接決定漿料性能。動力電池市場快速滲透，百億市場揚帆遠航在鋰離子電池領域，2021年CNT按質量占比的份額約為21%，產品滲透率份額約為30-40%，未來有望繼續快速增長：1）CNT能夠全方位提升電池能量密度、循環壽命、快充性能、高低溫特性等。2）隨著競品（炭黑）價格上漲以及自身規?；当?，性價比提高。3）磷酸鐵鋰電池快速崛起，其導電性差、添加比例高有效拉動碳納米管需求。4）高鎳正極和硅基負極快速發展，將帶動碳納米管，特別是單壁碳納米管在摻硅負極的快速應用。我們預計2025年全球碳納米管漿

3、料需求將達到59萬噸，2022-2025年均復合增速達到47%，對應市場空間達到224億元。行業技術與產品迭代快，龍頭企業優勢顯著碳納米管行業壁壘主要體現在：1）技術壁壘高，頭部企業有完善的專利布局，傳統炭黑因工藝差異和技術壁壘難以直接切換；2) 客戶壁壘高：導電劑認證周期較長，且成本占比較低，客戶粘性較大。因此CNT屬于典型的技術密集型利基市場，具有集中度高的特點。國內市場中天奈科技出貨量多年蟬聯第一，2020年市占率達到32%，集越納米緊隨其后。海外市場看，LG化學依托自身優勢進行自主研發，卡博特通過收購三順納米切入碳納米管領域；OCSiAl專注單壁碳納米管產品，擁有行業約95%產能。投資

4、建議：我們推薦關注技術實力領先、客戶優勢顯著的賽道領軍者天奈科技。產能快速擴張，積極開拓新客戶，同時布局導電母粒業務有望成為新增長點。公司堅持粉體自產，并布局純化和NMP回收加強，一體化布局增厚利潤。此外，公司還積極迭代產品提升盈利能力。我們持續看好公司技術和客戶優勢，上調原有盈利預測，預計2021-2023年歸母凈利潤為2.99/5.96/9.90億元（原預測為2.92/5.82/7.88億元），同比增長179%/100%/66%，對應EPS分別為1.29/2.57/4.26元，當前股價下對應PE為107/54/32倍，維持“買入”評級。風險提示：電動車銷量不及預期；碳納米管滲透率不及預期；

5、硅基負極應用不及預期；天奈科技高代產品開發進展不及預期。2qWqWyUfZjYzWaQdN8OtRqQmOoMlOpPmPiNoOxO6MqQwPvPnMrOwMmMnN一、碳納米管介紹：性能突出的導電劑碳納米管結構及特性碳納米管又稱巴基管，英文簡稱CNT，是由單層或多層的石墨烯層圍繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成一維量子材料。其最早在1991年由飯島澄男發現。碳納米管的長徑比、碳純度作為影響導電性的兩個核心指標，直接決定了碳納米管的產品性能，碳納米管管徑越細，長度越長，導電性能越好。CNT具有突出的多方面性能：1）力學性能：具有極高的彈性和韌性，楊氏模量是鋼的近6倍、抗拉強度是鋼的100倍，也

6、是目前自然界中比強度最高的材料。2）電學性能：導電性顯著優于石墨烯、炭黑等材料，且管徑越細、長度越長，導電性越好。3）導熱性能：極高的導熱率，室溫下導熱率是金剛石的2倍。軸向導熱性能優、徑向導熱較差，可合成各向異性的導熱材料。4）化學穩定性：具有耐酸性、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。5）嵌鋰性能優異：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。4圖3：部分碳材料導電性能對比（）資料來源: 天奈科技招股說明書，國信證券經濟研究所整理注：EIS阻抗越小，導電性越強圖2：碳納米管、

7、銅的楊氏模量和抗拉強度對比（GPa）資料來源: Strength of carbon nanotubes depends on their chemical structures、國信證券經濟研究所整理注：楊氏模量越高，彈性越大圖1：碳納米管結構資料來源：天奈科技公告、國信證券經濟研究所整理碳納米管分類：單壁碳納米管性能更優在商業用途中，碳納米管根據石墨烯層數差異可以分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。單壁碳納米管優勢體現為：結構簡單、化學性質穩定：多壁碳納米管形成過程中層與層之間容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，而單壁碳納米管結構簡單、均勻一致性好，且缺陷少、化學性質穩定。添加量少、導電性優：由于

8、單壁碳納米管長度-直徑比較高，其能夠在極低添加量下形成三維導電網絡。同時，單壁碳納米管有一層碳原子，并根據空間的螺旋特性可表現出金屬或半導體性能。此外，其強大的碳碳鍵使得其能夠有更高的載流量，電流密度能夠高于銅等金屬1000倍以上。彈性好、機械性能高：單壁碳納米管具有更強的柔韌性，能夠更好的彎曲、扭曲或扭結，其彈性模量和抗拉強度顯著優于多壁碳納米管。導熱性好：單壁碳納米管的單位質量導熱系數高于多壁碳納米管，同時二者都能夠承受750以上的高溫。制成品顏色多樣：多壁碳納米管通過提高添加量來改善機械性能和導電性，這會影響產品表面質量和顏色，如其只能生產黑色材料。由于單壁碳納米管添加量普遍在0.01-

9、0.1%，因而能夠生產任何顏色以及透明導電材料。5表1：單壁碳納米管與多壁碳納米管對比資料來源：OCSiAl，A review on carbon nanotube: An overview of synthesis, properties, functionalization, characterization, and the application，國信證券經濟研究所整理產品結構示意圖管徑值長度值長徑比彈性模量/GPa抗拉強度300K時導熱系數單壁碳納米管1-2nm可達1mm高達100001000-300050-100GPa3000-6000W/(mK)多壁碳納米管7-100nm可達1m

10、m50-4000300-100010-50GPa2000-3000W/(mK)6碳納米管分類：單壁碳納米管性能更優6圖4：單壁碳納米管能夠更好維持導電網絡資料來源：OCSiAl，國信證券經濟研究所整理注：縱軸表示為多次循環后直流電阻增長百分比，該值越小表明導電性能維持越好；不同柱狀圖表示不同的循環周次在商業用途中，碳納米管根據石墨烯層數差異可以分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。單壁碳納米管優勢體現為：安全性能優：在45高溫多周循環下，添加單壁CNT的軟包電池內阻增長，明顯低于添加其他導電劑的電池，表明電池著火風險越小。提升極片附著力：單壁碳納米管網絡將正極材料顆粒連在一起，從而提高了顆粒之間的連

11、接強度。而這一特性對于易粉化、易脫落的硅基負極而言尤為重要。圖5：單壁碳納米管能夠提升正極材料附著力資料來源：OCSiAl，國信證券經濟研究所整理注：縱軸為剝離強度，該值越大表明材料粘結強度越高；橫軸表示不同導電劑的添加量碳納米管粉體制備方法：化學氣相沉積法是產業界主流CNT主要制備方法為化學氣相沉積法，該方法是目前業界最主流的制備方法。其是將烴類或含碳氧化物引入到含有催化劑的高溫管式爐中，通過催化裂解方式制備碳納米管，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入催化劑內部，最后碳納米管從催化劑顆粒中析出。該方法

12、操作簡單、成本低、過程可控性強。7圖7：碳納米管化學氣相沉積法 氣-液-固生長模式示意圖（CVD）資料來源：碳納米管制備技術的研究進展，國信證券經濟研究所整理圖6：碳納米管生產工藝流程資料來源：天奈科技招股說明書，國信證券經濟研究所整理碳納米管技術壁壘體現在催化劑、分散體系和設備三個方面設備：碳納米管生產中主要使用的設備有超高溫爐、碳化反應器、石墨化爐、砂磨機等。碳納米管體積密度小、比表面積大，生產中易出現纏繞，連續化生產難度高。行業內企業普遍會對流化床反應器、純化和分散設備進行改造、甚至自主設計，以此提高生產效率和連續性。例如，截止2022年1月底天奈科技共擁有59項碳納米管相關專利，其中設

13、備改進相關專利為33項，占比達到56%。8圖8：碳納米管企業專利數量及其設備專利占比資料來源：天奈科技公告，SooPAT專利，國信證券經濟研究所整理碳納米管技術壁壘體現在催化劑、分散體系和設備三個方面碳納米管生產過程中核心壁壘體現為：分散體系：粉體分散是漿料制備的核心步驟。由于CNT粉體直接實際應用效果不好，所以電池廠目前更傾向于采購CNT漿料。而由于碳納米管之間較強的范德華力和高長徑比，容易形成大的管束，并且納米尺寸效應的存在，使得團聚效應更為顯著。常見的分散方法包括研磨、高能球磨、添加表面活性劑等。實際生產中，常采用PVP等表面活性劑作為分散劑，NMP作為分散介質，使用砂磨機進行分散。而不

14、同組分和不同含量的分散劑所得到的效果存在顯著差異。催化劑：催化劑的制備方法和流程，會影響其粒徑、活性、純度等性能，進而對碳納米管的管徑、長度、純度以及均一性產生顯著影響。各家企業針對催化劑的組分和生產流程多進行了專利布局，并且通過自身實際生產工藝進行靈活調整。而催化劑制備水平的優劣也會直接反應在碳納米管產品的性能上。9表2：碳納米管主要分散方法資料來源：碳納米管的分散方法與分散機理，國信證券經濟研究所整理分散方法具體內容高能球磨通過有較高的能量密度，能打散大的碳納米管團聚體，打斷長的碳納米管纖維,同時也會使分散的短碳納米管粘接起來，形成小型團聚體。研磨與攪拌由于研磨過程作用力較小,可以分散碳納

15、米管團聚體于介質中,對于團聚體本身很難起作用。普遍認為研磨過程不能很好地解決碳納米管的團聚問題。超聲波處理多壁碳納米管管壁上通常存在一些小洞樣的缺陷,通過超聲波能量,可以把碳納米管從缺陷處震斷,形成短纖維,然后分散于介質中。但是,超聲波處理在把團聚體表面的碳納米管絮震斷分散的同時會把團聚體震得更加密實,難于分散。使用表面活性劑碳納米管表面缺陷少、缺乏活性基團,在各種溶劑中的溶解度都很低。通過添加合適的表面活性劑,形成非共價鍵結合,得到非共價功能化碳納米管,同時提高溶解度,把碳納米管分散于介質中。強酸強堿處理通過強酸強堿的強氧化能力,把碳納米管在缺陷處氧化溶斷,然后將短的碳納米管分散。強酸洗滌可

16、以把團聚體表面的碳納米管絮溶斷分散，但不能進入團聚體本身,溶液中有較小不能分散團聚體存在，需要進行后續過濾分離，工藝流程較長。二、動力電池快速滲透，百億市場揚帆遠航碳納米管應用領域之鋰電池：提升正負極導電性能導電劑是鋰電池的關鍵輔材，主要作用是提升正負極的導電性。鋰電池正極活性材料普遍存在導電性差的問題，使得電極內阻較高、放電深度不夠，進而導致活性材料利用率低、電極的殘余容量較大。而導電劑在其中發揮著：1）提升電子在電極中傳輸速率，提升導電性；2）提升極片對電解液的浸潤，提高鋰離子遷移速率，改善電極充放電效率和使用壽命；3）充放電過程中正極材料體積變動時，構建良好導電網絡，改善導電性。目前主流

17、導電劑為炭黑類、碳納米管、導電石墨類、VGCF（氣相生長碳纖維）和石墨烯。11表3：鋰電池常用導電劑情況資料來源：天奈科技招股說明書，國信證券經濟研究所整理導電劑種類優點缺點EIS阻抗（）碳納米導電性能優異,添加量小,提升電池能量密度,提升電池循環壽命性能需要預分散,價格較高49炭黑類SP價格便宜,經濟性高導電性能相對較差,添加量大,降低正極活性物質占比,全依賴進口40科琴黑添加量較小,適用于高倍率、高容量型鋰電池價格貴,分散難、全依賴進口100乙炔黑吸液性較好,有助提升循環壽命價格較貴,影響極片壓實性能,主要依賴進口87.5導電石墨類顆粒度較大,有利于提升極片壓實性能添加量較大,主要依賴進口

18、-VGCF（氣相生長碳纖維）導電性優異分散困難、價格高、全依賴進口-石墨烯導電性優異,比表面積大,可提升極片壓實性能分散性能較差,需要復合使用,使用相對局限(主要用于磷酸鐵鋰電池)286.2資料來源：天奈科技公告，國信證券經濟研究所整理 CVD：化學氣相沉積法。表4：不同代際碳納米管漿料情況技術路線催化劑配方管徑/nm長度/m量產時間應用領域第一代產品LB100系列CVD+納米聚團流化床宏量制備技術鐵、鋁、鉬10-153-102014年磷酸鐵鋰第二代產品LB107系列CVD+定向生長流化床宏量制備技術鈷、鐵、硅、鋁、鎂、鈣7-115-202016年 三元/高端磷酸鐵第三代產品LB116系列CV

19、D+尖晶石復合催化劑流化床宏量制備技術鈷、鎂、錳、鋁5-105-302018年高鎳三元新一代產品LB212系列CVD+新一代寡壁和單壁碳納米管連續制備技術2023-2024年硅碳負極等高端各代際碳納米管之間制備方法的差異主要體現在催化劑配方以及宏量制備方法上，高代產品管徑更細、長度更長，導電性能、機械性能等各方面更為優異。根據天奈科技公告，其碳納米管產品大致分為四代，各代產品對應不同的催化劑配方和不同的細分應用領域。各代產品推出時間間隔在2-3年，價格差異顯著、成本相差很小。這種快迭代的產品也是夯實碳納米管高盈利的重要基礎。碳納米管產品迭代快，不同代際性能與盈利能力差異顯著圖9：不同代際碳納米

20、管漿料價格對比（萬元/噸）圖10：不同代際碳納米管漿料單噸毛利潤對比（萬元/噸）資料來源：天奈科技公告，國信證券經濟研究所整理資料來源：天奈科技公告，國信證券經濟研究所整理碳納米管在導電劑中滲透率穩步提升碳納米管和石墨烯導電劑相較于傳統導電劑具有導電性能好、用量少的特點。炭黑類、導電石墨類和VGCF作為傳統的導電劑，其在活性物質之間各形成點、面或線接觸式的導電網絡；碳納米管和石墨烯屬于新型導電極材料，其分別形成線接觸式和面接觸式導電網絡。在用量方面，導電劑的添加量取決于不同電池生產商的電化學體系，一般為正極或負極重量的1%-3%，碳納米管導電劑的粉體使用量僅為傳統導電劑的1/6-1/2。根據G

21、GII預測，2021年炭黑依舊是市場最主流的導電劑，其出貨量占比有望達到69.7%；碳納米管滲透率持續上升，有望達到21.2%。13資料來源：三順納米招股說明書，國信證券經濟研究所整理圖11：鋰電池導電材料不同接觸類型示意圖資料來源：天奈科技公告，GGII，國信證券經濟研究所整理圖12：2016-2021年中國鋰電池各類導電劑出貨量占比（%）多因素催化碳納米管滲透：性能優勢契合下游需求我們認為，伴隨著市場對于高性能電池需求走高，疊加高鎳正極、硅基負極等新技術應用以及性價比逐步體現，碳納米管滲透率有望迎來快速增長：碳納米管能夠全方位提升電池能量密度、壽命、倍率等性能，更為契合下游需求。1）提升能

22、量密度：碳納米管添加量是傳統炭黑的1/6-1/2，等效于降低電極整體質量，提高活性物質質量占比，進而提升能量密度。2）延長循環壽命：碳納米管長徑比大，能夠與正極材料形成良好導電網絡，進而保證正極材料之間連接、防止材料破裂脫落，提升循環壽命。3）改善快充性能：碳納米管優異的導電性能夠降低電池極化，提升倍率特性，進而改善快充性能。4）優化高低溫性能：碳納米管電導率高，能夠降低電極電阻、減少發熱；其導熱性能優，能夠提升電池高低溫性能和安全性。14圖13：不同導電劑下電池的循環次數資料來源：碳納米管導電劑對硅碳負極鋰電池性能提升的探索，國信證券經濟研究所整理圖14：碳納米管能夠提高電池的倍率性能資料來

23、源：中科院成都有機化學所，國信證券經濟研究所整理多因素催化碳納米管滲透：經濟性逐漸凸顯碳納米管產品經濟性逐步體現。由于原材料及能源價格上漲，炭黑報價在2021年底由4.5萬元/噸提升至近10萬元/噸。而碳納米管伴隨規?；焖俳当?，經濟性已初步體現。假設正極材料中SP的添加量為3%，而碳納米管添加量為0.5%-1.5%。根據天奈科技公告，碳納米管粉體在2021年前三季度均價已降至22.2萬元/噸，較2020年降低38.6%。我們中性假設2022年SP均價為7萬元/噸，碳納米管均價為21.1萬元/噸，測算得到添加3%SP對應單噸成本為0.21萬元，添加0.5%/1.0%/1.5%碳納米管對應單噸成

24、本為0.11/0.21/0.32萬元。150.110.110.110.120.210.300.240.180.180.110.110.090.480.360.360.220.210.180.72 0.55 0.54 0.33 0.32 0.27 0.00.10.20.30.40.50.60.70.82018年2019年2020年2021年前三季度2022預測-中性2022預測-樂觀SP（添加比例3%）CNT（添加比例0.5%）CNT（添加比例1.0%）CNT（添加比例1.5%）圖15：單噸正極材料添加不同類型導電劑對應成本（萬元）變動趨勢資料來源：天奈科技公告，鑫欏鋰電，國信證券經濟研究所整理

25、與測算預期2022年傳統導電劑炭黑的成本，有可能超過碳納米管導電劑多因素催化碳納米管滲透：與鐵鋰電池裝機共同走高與三元正極相比，磷酸鐵鋰正極材料的優勢在于：1）組分無貴金屬，成本低；2）材料晶格穩定，可逆性好，循環壽命長；3）化學鍵穩定，安全性能高；其主要不足在于：1）能量密度低；2）導電性能差。成本優勢疊加新技術推動磷酸鐵鋰裝機量走高。近年來新能源車補貼政策快速滑坡，下游電池廠降本壓力巨大，特別是2021年以來鎳、鈷金屬價格持續走高，使得三元電芯價格快速提升，進而使得磷酸鐵鋰低成本優勢更為突出。刀片電池、CTP（Cell to Pack）封裝技術等使得磷酸鐵鋰電池能量密度得以提升。兼具安全性

26、和性價比的磷酸鐵鋰電池裝機占比持續走高；2021年國內磷酸鐵鋰電池裝機量從24.4GWh提升至79.8GWh，占比為51.7%，同比提升13.3pct。16圖17：國內動力電池裝機量及磷酸鐵鋰電池占比（GWh、%）資料來源：上海有色金屬網，國信證券經濟研究所整理41 39 74 20 24 80 33%38%52%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%020406080100120140160180201920202021三元材料磷酸鐵鋰錳酸鋰鈦酸鋰磷酸鐵鋰占比圖16：三元電芯和磷酸鐵鋰電芯成本對比（元/Wh）資料來源：動力電池聯盟，國信證券經濟研究所整理多因素催化CNT滲

27、透：與鐵鋰電池裝機共同走高CNT能夠全方位提高磷酸鐵鋰電池性能：特別是增強正極和集流體表面導電性，減少電子在電極局部的極化，加快電子遷移，改善倍率性能。磷酸鐵鋰電池添加的CNT導電劑比例更高，伴隨磷酸鐵鋰裝機占比提升，CNT出貨有望快速增長。磷酸鐵鋰電池添加CNT成本仍較高。我們假設2022年SP均價7萬元/噸，碳納米管均價21.1萬元/噸，SP/CNT粉體添加比例為3%/2%，測算得到單噸正極添加SP/碳納米管成本為0.21/0.42萬元。若考慮到CNT帶來能量密度的提升作用，1GWh磷酸鐵鋰電池正極添加SP和CNT成本為561/999萬元。我們假設：1）磷酸鐵鋰電池憑借成本和新技術優勢，裝

28、機量占比有望穩步提升，2022年預計全球市場占比為44%，2025年有望提升至50%；2）磷酸鐵鋰正極CNT添加比例為2%；3）2022年碳納米管滲透率預計為24%，2025年滲透率有望達到35%。綜上我們測算得到2022年全球磷酸鐵鋰CNT漿料需求為9.6萬噸，市場空間為43億元；2025年磷酸鐵鋰CNT漿料需求為39.4萬噸，市場空間為150億元，2022-2025年均復合增速達到52%。17資料來源：GGII，天奈科技公告， 國信證券經濟研究所整理與測算圖19：全球磷酸鐵鋰電池碳納米管漿料需求及市場空間（萬噸、億元）1 25 10 17 26 39 5 6 18 43 71 105 15

29、0 0204060801001201401600510152025303540452019202020212022E2023E2024E2025E磷酸鐵鋰電池碳納米管漿料需求（左軸，萬噸）磷酸鐵鋰電池碳納米管漿料市場空間（右軸，億元）圖18：不同倍率下磷酸鐵鋰電池首次放電比容量（mAh/g）資料來源：碳納米管改性磷酸鐵鋰正極材料的研究進展，國信證券經濟研究所整理多因素催化CNT滲透：攜手高鎳、硅基同發展184680電池裝車在即，有望加快高鎳正極和硅基負極應用。2022年2月，特斯拉宣布4680電池有望在22年Q1末實現裝車。4680電池將帶動高鎳正極和硅基負極的市場化：1）圓柱電池單體間接觸面

30、小，較方形電池更適配熱失控風險高的高鎳材料；2）圓柱電池成組效率低，需要搭配高能量密度材料提升單體容量。高鎳正極和硅基負極帶動碳納米管需求。高鎳正極導電性能差，CNT更契合需求。硅基負極理論比容量高但應用面臨較大挑戰：1）硅材料體積膨脹率達300%（碳材料為16%），材料易粉化；2）負極活性物質易脫落；3）SEI膜處于破損修復動態階段，厚度持續增加，界面阻抗提高，活性物質消耗。碳納米管（特別是單壁碳納米管）是最契合硅基負極的導電劑：1）導電性能優異，相較石墨烯，其一維結構更容易搭建有效導電網絡，彌補硅基負極導電性差的問題；2）彈性高、機械性能強，特別是單壁碳管彈性更優（是多壁碳管的3-10倍）

31、，能夠在硅材料體積碰撞時緊密連接各顆粒，提高結構穩定性、減少活性物質脫落；3）比表面積大、中空結構優，能夠緩解硅基負極在充放電過程中的體積變化的應力，減少材料坍塌、提高循環壽命；4）改善倍率特性、高低溫性能等。目前，OCSIAl公司已經量產了單壁碳管可用于硅基負極中；天奈科技則提出單壁碳管和多壁碳管混合的方式，來優化漿體的分散性。資料來源：OCSiAl，國信證券經濟研究所整理注：橫軸表示循環周次，縱軸表示電池容量圖21：單壁碳納米管能夠顯著提高搭載硅基負極電池的循環壽命圖20：單壁碳納米管能夠顯著提高NCM811電池的倍率性能資料來源：OCSiAl，國信證券經濟研究所整理注：縱軸表示容量保持率

32、；圖中五組數據由左至右分別代表倍率1C-5C多因素催化CNT滲透：攜手高鎳、硅基負極同發展高鎳三元摻雜CNT成本：我們假設2022年SP均價7萬元/噸，碳納米管均價21.1萬元/噸，SP/碳納米管粉體添加比例為3%/2%，在假設碳納米管摻雜使得能量密度提升5%的因素下，測算得到1GWh三元811電池對應SP/碳納米管成本分別為303/435萬元。硅基負極摻雜單壁碳納米管成本：我們假設2022年單壁碳納米管價格為900萬元/噸，其在硅基負極中添加比例為0.1%，測算得到1GWh電池對應硅基負極中添加單壁碳納米管的成本為650萬元。我們假設：1）硅基負極2022年滲透率為4%、2025年滲透率預計

33、達到15%；2）三元電池2022年裝機占比為44.6%、2025年裝機占比達到43.7%；3）三元正極中2022年碳納米管滲透率預計為24%，2025年滲透率有望達到35%；4）三元正極碳納米管添加比例為1.5%，硅基負極中單壁碳納米管添加比例為0.1%。綜上，我們測算得到：1）2022年全球三元電池CNT漿料需求為4.9萬噸，市場空間為22億元；2025年三元電池CNT漿料需求為16.6萬噸，市場空間為63億元，2022-2025年均復合增速達到43%。2）2022年全球單壁碳納米管粉體需求為22噸，市場空間為2.0億元；2025年全球單壁碳納米管粉體需求為201噸，市場空間為17.1億元，

34、2022-2025年均復合增速達到106%。19資料來源：GGII，天奈科技公告， 國信證券經濟研究所整理與測算圖22：全球三元電池碳納米管漿料需求及市場空間（萬噸、億元）圖23：全球單壁碳納米管粉體需求及市場空間（噸、億元）資料來源：GGII，天奈科技公告， OCSiAl ，國信證券經濟研究所整理與測算1.4 1.9 3.2 4.9 8.1 11.9 16.6 6 6 13 22 34 48 63 0102030405060700246810121416182019202020212022E2023E2024E2025E三元電池碳納米管漿料需求（左軸，萬噸）三元電池碳納米管漿料市場空間（右軸

35、，億元）3 5 11 22 70 112 201 0.30.51.12.06.39.517.10501001502002500246810121416182019202020212022E2023E2024E2025E單壁碳納米管粉體需求（左軸，噸）單壁碳納米管粉體市場空間（右軸，億元）CNT漿料2025年需求為59萬噸，市場空間達到224億元我們假設：1）電池需求：2022年全球新能源車銷量預計為991萬輛，對應動力電池需求為492GWh，預計全球鋰電池需求為763GWh；預計2025年全球新能源車銷量為2227萬輛，動力電池需求為1331GWh，鋰電池總需求為1938GWh。2）CNT添加

36、比例：假設鈷酸鋰和三元正極中多壁碳納米管添加比例為1.5%；磷酸鐵鋰和錳酸鋰中多壁碳納米管添加比例為2%。硅基負極2022年滲透率為4%、2025年滲透率預計達到15%，單壁碳納米管添加比例為0.1%。3）CNT導電劑滲透率：假設2022年正極CNT滲透率預計為24%，2025年滲透率有望達到35%；硅基負極中均需添加單壁碳納米管。綜上我們測算得到：1）2022年全球碳納米管粉體總需求為0.6萬噸，粉體市場空間為15.2億元； 2025年全球碳納米管粉體需求為2.4萬噸，粉體市場空間為59.7億元， 2022-2025年均復合增速達到58%。2）2022年全球碳納米管漿料總需求為15.8萬噸，

37、市場空間為70億元；2025年全球碳納米管漿料總需求為59.0萬噸，市場空間為224億元，2022-2025年均復合增速達到47%。20資料來源：GGII，天奈科技公告， OCSiAl ，國信證券經濟研究所整理與測算圖24：全球碳納米管粉體需求及市場空間（噸、億元）資料來源：GGII，天奈科技公告， OCSiAl ，國信證券經濟研究所整理與測算圖25：全球碳納米管漿料需求及市場空間（萬噸、億元）3 4 9 16 27 41 59 13 14 35 70 113 162 224 0501001502002500102030405060702019202020212022E2023E2024E20

38、25E全球碳納米管漿料需求量（左軸，萬噸）全球碳納米管漿料空間（右軸，億元）0.10.20.40.61.11.62.45 7 9 15 27 40 60 0102030405060700.00.51.01.52.02.52019202020212022E2023E2024E2025E全球碳納米管粉體總需求量（左軸，萬噸）全球碳納米管粉體市場空間（右軸，億元）碳納米管漿料2025年需求為59萬噸，市場空間達到224億元21表5：全球碳納米管粉體、漿料需求及市場空間測算資料來源：GGII，天奈科技公告， OCSiAl ，國信證券經濟研究所整理與測算2019202020212022E2023E202

39、4E2025E全球正極用多壁碳納米管需求全球動力電池需求（GWh）102.4135.3293.7492.0751.41006.61330.9全球儲能電池需求（GWh）17.627.047.078.3131.5205.7322.0全球消費類電池需求（GWh）124.6138.3166.4192.6221.9251.8285.0全球三元正極需求（萬噸）22.226.540.854.077.399.5126.8全球鈷酸鋰正極需求（萬噸）6.16.37.58.39.19.910.7全球磷酸鐵鋰正極需求（萬噸）14.819.643.580.1120.7164.5225.0全球錳酸鋰正極需求（萬噸）1.8

40、2.43.54.34.95.56.3三元正極添加比例1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%鈷酸鋰正極添加比例1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%磷酸鐵鋰正極添加比例2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%錳酸鋰正極添加比例2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%多壁碳納米管滲透率17.3%18.9%21.2%24.0%28.0%32.0%35.0%多壁碳納米管粉體需求（噸）1308.61762.43526.86295.410661.916131.523404.0多壁碳納米管粉體價格（萬元/噸）36.436.222.221.1

41、19.018.618.2多壁碳納米管粉體市場空間（億元）4.86.47.813.320.230.042.7全球負極用單壁碳納米管需求全球負極需求（萬噸）22.327.145.467.896.6126.7165.3硅碳負極滲透率1.4%2.5%3.0%4.0%9.0%11.0%15.0%全球硅碳負極需求（萬噸）0.30.51.12.27.011.220.1硅碳負極中單壁碳納米管添加比例0.1%0.1%0.1%0.1%0.1%0.1%0.1%單壁碳納米管粉體需求（噸）2.55.510.921.770.0112.3200.7單壁碳納米管粉體價格（萬元/噸）1100.01000.01000.0900.

42、0900.0850.0850.0單壁碳納米管粉體市場空間（億元）0.30.51.12.06.39.517.1碳納米管粉體市場合計全球碳納米管粉體總需求量（噸）1311.11767.93537.86317.110731.916243.823604.7全球碳納米管粉體市場空間（億元）5.06.98.915.226.539.659.7YoY37.4%28.8%70.7%74.3%49.0%51.0%碳納米管漿料市場合計固含量4.0%4.0%4.0%4.0%4.0%4.0%4.0%全球碳納米管漿料需求量（萬噸）3.34.48.815.826.840.659.0YoY34.8%100.1%78.6%69

43、.9%51.4%45.3%碳納米管漿料價格（萬元/噸）3.83.24.04.44.24.03.8全球碳納米管漿料空間（億元）12.614.035.570.0112.9162.4224.2YoY11.3%153.9%97.3%61.4%43.8%38.0%23 25 28 28 29 31 33 39 42 63 6%12%-0.4%4%8%8%18%7%-5%0%5%10%15%20%0102030405060702010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 20182025E產值（億元）YoY碳納米管應用領域之導電塑料：2025年市場空間超60億元導電塑料可

44、分為結構型和填充型。結構型導電塑料是高聚物本身或經摻雜之后具有導電性的材料，而填充型導電塑料是本身不具有導電性，但通過加入導電性填充物（導電母粒）獲得導電性的材料。根據GGII數據，2018年全球導電母粒產值為42億元，2010-2018年均復合增速為7.7%。我們假設2018-2025年全球導電母粒市場年均復合增速在6%，可以測算得到2025年市場空間有望達到63億元。22圖26：全球導電母粒行業產值（億元）資料來源：天奈科技招股說明書，GGII，國信證券經濟研究所整理與測算圖27：導電塑料行業產業鏈示意圖資料來源：華經情報網，國信證券經濟研究所整理碳納米管應用領域之導電塑料：2025年市場

45、空間超60億元導電塑料廣泛應用于半導體、防靜電材料等領域。導電塑料兼具導電性和塑料材料的優勢，具有密度低、機械柔韌性、高強度、低成本、耐腐蝕、電阻可調節等特性，是理想的屏蔽材料。導電塑料目前廣泛應用于抗靜電添加劑、計算機抗電磁屏幕、智能窗、發光二極管等多個領域。23表6：導電塑料的應用場景應用領域具體功能抗靜電以及電磁屏蔽理想的抗靜電材料，其在電子電器領域中可用作集成電路、傳感器護套等精密元件生產過程使用防靜電周轉箱等；中高壓電纜中可用作屏蔽材料；還可用作防爆產品的外殼及結構件，電器產品的外殼及結構件等。顯示器領域可通過旋轉覆膜工藝，形成具有導電性或半導電的塑料薄膜。由此可以制造聚合物發光二極

46、管和塑料芯片等。芯片領域成本僅為硅材料的十分之一甚至更低，具有極其廣闊的前景，很有可能替代硅芯片。塑料芯片在國際上已經得到具體應用并投入到實際的生產生活中，目前主要應用在幾百個種類的電子元器件中。生物科學領域導電塑料具有良好的導電性和生物相容性，可用作生物敏感組織修復材料、人造肌肉、醫藥緩釋材料等。儲能設備美、日、德等國家已經應用導電塑料成功地研制出了電池，和傳統的儲能設備相比， 這種塑料電池體積小重量輕，并且對環境的危害遠小于重金屬蓄電池。資料來源：導電塑料的研究進展，國信證券經濟研究所整理圖28：導電塑料的應用領域資料來源：飛榮達官網，浙江慧仁電子官網，國信證券經濟研究所整理碳納米管應用領

47、域之導電塑料：碳納米管性能優勢顯著導電塑料是由導電填料（導電母粒）和基材通過塑料加工成型方式制得。常見的導電填料包括：金屬及其氧化物、碳系納米材料等；而最常用的填料是炭黑，主要是由于其價格低廉、產量大以及化學性能和導電性能穩定。在導電塑料領域，碳納米管相較炭黑存在明顯優勢：1）沖擊強度影響?。禾亢诤虲NT等無機材料的添加大多都會導致復合材料的沖擊強度下降，而由于碳納米管添加量較少，整體影響更小。2）導電性能優：碳納米管的線性結構能夠很好的搭建導電網絡，其自身導電能力強，會進一步優化復合材料的導電性。3）制成品外觀好：一方面碳納米管添加量少，在實際應用中不會出現導電塑料表面脫碳的情況，而炭黑則會

48、容易產生脫碳并可能影響其他接觸件性能；另一方面CNT導電塑料表面光潔度，高透明度、飽和色彩度和力學性能要遠好于炭黑填充的制品。CNT在導電塑料中應用的難點：易團聚難分散。不同于在鋰電池領域的應用，碳納米管在導電塑料領域應用時需要分散在樹脂等固體中，分散難度更大。24資料來源：電磁屏蔽及抗靜電包裝塑料及應用，導電塑料的研究進展，國信證券經濟研究所整理注：屏蔽效能越大，屏蔽效果越好表7：不同導電填料對比導電填料類型優勢不足對應導電塑料的屏蔽效能/dB金屬及其氧化物金屬及其氧化物來源較廣，制備方法簡單，導電性能良好，在導電高分子材料中應用較為廣泛。易腐蝕、抗靜電和屏蔽性能難以調解等。55碳系納米材料

49、炭黑炭黑資源豐富、價格低廉，導電性能持久穩定，可大幅改善材料的導電性能，易加工，對塑料有增強作用。導電性能一般，且制成品只能為黑色。添加量較多時，復合材料沖擊強度會下降。33.2碳纖維碳纖維具有高強度、高模量、高導電性、力學性能好、材料導電性能持久等特點，能夠改善復合材料性質。填充量較高，影響整體的機械強度和加工成型性。37碳納米管少量的碳納米管就能形成導電網鏈，且其密度小，不容易因重力的作用而聚沉。易團聚、難以分散。71資料來源：山東大展納米材料有限公司官網，國信證券經濟研究所整理注：縱軸為電阻，電阻越低導電性越好圖29：碳納米管能夠顯著提升導電塑料的導電性碳納米管應用領域之導電塑料：天奈科

50、技等龍頭超前布局25表8：天奈科技導電母粒主要技術儲備資料來源：天奈科技公告，國信證券經濟研究所整理 天奈科技針對相關工藝、設備、添加劑等都進行了近10項的專利布局，能夠擁有一系列核心技術有效解決碳納米管團聚等問題。同時，其已經和SABIC、Total、Clariant 和 Polyone 等知名國際化工企業展開合作，相關碳納米管導電母粒產品已經完成部分客戶認證，特別是與SABIC的合作已經完成樣品測試、正推動后續量產準備工作。 公司IPO募投導電母粒產能為2,000噸，2021年可轉債募資再擴產5,000噸。導電母粒供應能力持續爬升有望成為業績新增長點。我們假設導電母粒單噸售價在12.6萬元