在锂电池领域,碳纳米管导电剂VS传统导电剂

    锂电池是一类依靠锂离子在正负极之间穿梭达到充放电目的的化学电池,由于其具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命、大充放电倍率等优势,已经被广泛应用于新能源汽车、 计算机、通讯及消费类电子产品以及储能电池领域。

    锂电池的主要材料包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜、导电剂等。导电剂作为一种关键辅材,可以增加活性物质之间的导电接触,提升锂电池中电子在电极中的传输速率,从而提升锂电池的倍率性能和改善循环寿命。

碳纳米管导电剂VS传统导电剂

    传统的导电剂主要有炭黑类导电剂、导电石墨类导电剂,两类导电剂都主要依赖进口。另外,炭黑类导电剂又分为SP导电剂,科琴黑导电剂和乙炔黑导电剂,以上导电剂都主要依赖进口。且SP导电剂价格较低,属于经济性高的一种,但导电性能相对较差,添加量大,降低正极活性物质占比。而添加量较少的科琴黑导电剂适用于高倍率、高容量型的锂电池,但是其市场价高,且不宜分散。乙炔黑的吸液性较好,但是容易影响极片压实性能,且价格昂贵。

碳纳米管是锂离子电池朝高能量发展的合适材料

    碳纳米管具有高导电性和高纵横比,有助于形成导电管网络结构。碳纳米管的阻抗为传统导电剂的一半,添加量为传统导电剂的六分之一至二分之一之间,是锂离子电池朝向高能量密度方向发展的合适电极材料。且碳纳米管占锂电池成本极低,且需要持续的升级换代保持高毛利40%-50%,几乎与隔膜毛利相当,高于正极、负极、电解液。

    虽然目前单位锂电池所需碳纳米管的价格是炭黑SP价格1.8至3.5倍,但是我们相信随着碳纳米管技术的不断更新以及规模的不断扩大,其价格将会归于行业平常价。届时,在同样的出价条件下,具备更高性能的碳纳米导电剂越发受到大众的青睐。

碳纳米管导电剂渗透率提升,有望继续改变传统导电剂依赖进口的局面

    在碳纳米管等新型导电剂出现前,炭黑类、导电石墨类、VGCF等传统导电剂在锂电池中已经应用多年,技术相当成熟。市场上主流的传统导电剂包括SP、乙炔黑、科琴黑、KS、和VGCF等主要来自于美国卡博特、瑞士特密高、日本狮王等企业。这些国外企业控制着传统导电剂的市场话语权,因此中国锂电池企业在锂电池导电剂方面长期处于依赖进口的状态。

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    但是,国内在对碳纳米管的技术的不断成熟以及对其的认知日益加深,碳纳米管的市场占有率逐年上升,从2014年的13.6增加至2018年的31.8.同时,我们注意到,国内导电剂国产化率也在稳步提高,由2014年的12.9%增加至2018年的31.2。全球绝大多数的锂电池碳纳米管导电剂产能来源于中国。可见,国内导电剂国产化的提高很大程度上离不开国产碳纳米管导电剂的作用。碳纳米管不仅成为锂电池用新型导电剂的佼佼者,更是作为改变国内传统导电剂依赖进口局面的先锋。

新能源汽车的发展带动锂电池需求

    碳纳米管作为一种新型材料,目前主要作为新型导电剂应用于锂电池领域,锂电池行业随着全球新能源汽车的快速增加而随之蓬勃。

    随着世界各国积极制定传统燃油车时间表,全球各大车企业也在纷纷发布新能源汽车发展战略,新能源汽车产业在全球迅速发展。在全球范围来看,去碳化、新能源汽车电动化将成为全面共识,全球动力锂电池市场规模也将在未来几年保持高速增长的趋势。预计到2023年,全球新能源汽车产量将达887.5万辆,未来五年复合年均增长率达35.8%。

    2018年全球动力锂电池出货量达107GWh,同比增长55.1%。未来几年,随着中国新能源汽车双积分制度的实施,欧盟国家和英国加速汽车电动化,动力锂电池在新能源汽车终端的驱动下将保持高增长的趋势。预计到2023年,全球动力锂电池需求量将达到511GWh,未来五年复合平均增长率达36.7%。

    全球市场方面,2018年全球动力锂电池用碳纳米管导电浆料市场产值同比增长21.2%,达9.3亿元。预计到2023年,全球动力锂电池用碳纳米管导电浆料市场产值将超48亿元,未来五年复合年均增长率达40.3%,增长主要来自中国市场需求及日韩动力锂电池企业加速对碳纳米管导电浆料的导入。

    国内市场方面,2018年中国动力锂电池用碳纳米管导电浆料市场产能同比增长19.1%,达8.2亿元。预计到2023年,中国动力锂电池用碳纳米管导电浆料市场产值将超30亿元,未来五年复合平均增长率达32.0%,随着碳纳米管导电浆料在全球动力锂电池市场的渗透,中国的占比也将由目前的95%以上逐步降低至70%左右。

    2019年碳纳米管导电浆料TOP5企业出货量占比达92.8%。国内企业天奈科技、三顺纳米(现被卡博特收购)、青岛昊鑫等企业位列其中。天奈科技是全球碳纳米管龙头,纯度和管径比均处于业内领先地位,且专利数业内第一。且天奈科技与国内一流锂电池生产企业合作多年,并在新产品研发和产业化方面建立了稳定而优质的客户关系。其主要客户包括比亚迪、新能源科技、宁德时代、孚能科技、欣旺达等国内一流的锂电企业。

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碳纳米管

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