導(dǎo)電劑：鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中游關(guān)鍵輔材，涂敷于正負(fù)極

• 朱夢(mèng)華 2023年9月21日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 214 6
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導(dǎo)電劑：鋰電池關(guān)鍵輔材，涂敷于正負(fù)極

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導(dǎo)電劑是鋰電池輔材，涂覆于正極材料和負(fù)極材料。在極片制作時(shí)會(huì)加入一定量的導(dǎo)電劑，用于增加電子和鋰離子的導(dǎo)電性，通過(guò)在活性物質(zhì)表面形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)加快電子傳輸速率，同時(shí)可吸收和保持電解液，為鋰離子提供更多電解質(zhì)界面，從而提高電池充電效率和延長(zhǎng)電池使用壽命?，F(xiàn)有主流導(dǎo)電劑有三類(lèi)，包括導(dǎo)電炭黑、碳納米管和石墨烯。球面導(dǎo)電炭黑的接觸面積小，導(dǎo)電性能弱于其他兩種；管狀碳納米管導(dǎo)電性優(yōu)異但價(jià)格高；片狀石墨烯因形狀原因?qū)﹄娏髡蛄魍〞?huì)有一定阻礙。

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選擇導(dǎo)電劑的因素：導(dǎo)電性、添加量和成本。新型導(dǎo)電劑較傳統(tǒng)炭黑：（1）性能優(yōu)勢(shì)：阻抗越低導(dǎo)電性越好，據(jù)天奈科技招股說(shuō)明書(shū)，碳納米管阻抗僅為炭黑約1/2，低阻抗同時(shí)能改善極化，循環(huán)性能更優(yōu)異。（2）添加量小，據(jù)高工鋰電測(cè)算，傳統(tǒng)炭黑導(dǎo)電劑添加量為正極材料重量約3%，而碳納米管、石墨烯等新型導(dǎo)電劑添加量降至0.8%-1.5%，低添加量可為正極活性物質(zhì)節(jié)約空間從而提高能量密度。（3）單價(jià)較高，據(jù)百川盈孚2022年8月市場(chǎng)成交價(jià)測(cè)算，單位鋰電池添加碳納米管的價(jià)格為導(dǎo)電炭黑SP價(jià)格的2.0-4.0倍，綜合考慮性能和成本，產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)多采用新型傳統(tǒng)復(fù)合導(dǎo)電漿料，如SP+碳納米管、碳納米管+石墨烯、SP+碳納米管+石墨烯等。

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導(dǎo)電劑位于鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中游，2021年受益多類(lèi)場(chǎng)景需求高速增長(zhǎng)。受下游新能源汽車(chē)、儲(chǔ)能（雙碳政策引領(lǐng)）、3C數(shù)碼（5G智能手機(jī)迭代換新等需求向好）等行業(yè)景氣度高漲，疊加電動(dòng)兩輪車(chē)（換電市場(chǎng)需求上漲）和電動(dòng)工具（國(guó)產(chǎn)化推進(jìn)）兩大下游細(xì)分市場(chǎng)持續(xù)發(fā)力，據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)2021年中國(guó)鋰電池總出貨量324GWh，同比增長(zhǎng)106%，其中消費(fèi)、動(dòng)力、儲(chǔ)能型鋰電產(chǎn)量分別為72GWh、220GWh、32GWh，分別同比增長(zhǎng)18%、165%、146%。下游需求帶動(dòng)下，據(jù)高工鋰電統(tǒng)計(jì)，2021年中國(guó)導(dǎo)電劑粉體總出貨量2.1萬(wàn)噸，同比+109%，其中碳納米管粉體出貨3000噸，同比+60%，以5%固含量折合碳納米管漿料6.0萬(wàn)噸。

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全球電動(dòng)化提速滲透，下游需求多點(diǎn)開(kāi)花。國(guó)內(nèi)補(bǔ)貼延續(xù)、磷酸鐵鋰電池裝機(jī)多車(chē)型以價(jià)換量、中間價(jià)格帶滲透率待突破，國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)增量空間大。海外市場(chǎng)，歐洲碳排放限額、主力國(guó)家補(bǔ)貼延續(xù)、特斯拉柏林工廠今年已投產(chǎn)，2022年為美國(guó)電動(dòng)皮卡元年疊加車(chē)型豐富度持續(xù)提升；雙碳背景下，系列政策出臺(tái)儲(chǔ)能商業(yè)模式逐步清晰、價(jià)格機(jī)制趨于完善，多場(chǎng)景應(yīng)用擴(kuò)張疊加經(jīng)濟(jì)性拐點(diǎn)到來(lái)，行業(yè)需求空間迎來(lái)重塑。性能優(yōu)勢(shì)將加速碳管滲透率上行同時(shí)帶動(dòng)炭黑添加比例下行，單壁碳管量產(chǎn)后碳管添加量呈下降趨勢(shì)，假設(shè)2022-2025年碳納米管全球滲透率為35%/45%/50%/55%，動(dòng)力電池導(dǎo)電炭黑添加比例為2.0%/1.5%/1.5%/1.5%，碳納米管添加比例為0.9%/0.8%/0.7%/0.5%，我們測(cè)算預(yù)計(jì)2025年全球?qū)щ娞亢谛枨蠹s10.09萬(wàn)噸，碳納米管粉體1.92萬(wàn)噸，以5%折固對(duì)應(yīng)漿料38.50萬(wàn)噸。

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先立后破，導(dǎo)電劑國(guó)產(chǎn)替代迎成長(zhǎng)機(jī)遇。復(fù)盤(pán)導(dǎo)電劑行業(yè)隨鋰電池產(chǎn)業(yè)興起過(guò)去20余年的發(fā)展進(jìn)程：（1）2014年之前：炭黑為主流導(dǎo)電劑，國(guó)內(nèi)依賴全進(jìn)口。導(dǎo)電炭黑屬于中高端炭黑，海外炭黑技術(shù)起步早，我國(guó)炭黑行業(yè)多為中小型企業(yè)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差且鋰電發(fā)力前市場(chǎng)小，國(guó)內(nèi)實(shí)力炭黑企業(yè)未布局進(jìn)入，導(dǎo)致我國(guó)鋰電導(dǎo)電炭黑產(chǎn)品長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。（2）2014-2021年：國(guó)產(chǎn)新型導(dǎo)電劑打破海外壟斷，天奈科技率先崛起。中國(guó)的碳納米管研究與世界先進(jìn)水平并駕齊驅(qū)，2014年起以天奈科技、三順納米為代表的國(guó)內(nèi)公司通過(guò)購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)利、自研等多種方式成功實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，開(kāi)啟導(dǎo)電劑國(guó)產(chǎn)替代。內(nèi)需擴(kuò)張+新型優(yōu)質(zhì)碳管?chē)?guó)產(chǎn)化，呈現(xiàn)新型替代傳統(tǒng)趨勢(shì)。（3）2022年：導(dǎo)電炭黑求國(guó)產(chǎn)突破，碳管降本+單壁工業(yè)化搶增量空間。導(dǎo)電炭黑：2024年前現(xiàn)有海外進(jìn)口商新增供給有限，鋰電旺盛需求背景下行業(yè)供需緊張。碳納米管：因細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)在高端電池市場(chǎng)擁有性能優(yōu)勢(shì)，據(jù)道氏技術(shù)增資公告，比亞迪在2022年4月入股道氏技術(shù)碳材料平臺(tái)格瑞芬布局碳納米管，將有力支撐碳納米管滲透率逐漸上行。未來(lái)導(dǎo)電劑行業(yè)的核心利潤(rùn)將從碳納米管的國(guó)產(chǎn)化技術(shù)紅利轉(zhuǎn)移至導(dǎo)電炭黑的國(guó)產(chǎn)化技術(shù)紅利和一體化碳納米管企業(yè)成本管理下的降本空間。

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導(dǎo)電炭黑：指標(biāo)嚴(yán)苛，反應(yīng)爐、純化為核心

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國(guó)內(nèi)炭黑行業(yè)復(fù)盤(pán)：（1）2003-2013年為我國(guó)炭黑行業(yè)高速發(fā)展十年。據(jù)中國(guó)化工報(bào)，2003年我國(guó)炭黑年總產(chǎn)量101.8萬(wàn)噸，2013年該總產(chǎn)量上漲至470萬(wàn)噸，期間以年均約37萬(wàn)噸的增量上漲。（2）2014-2018年炭黑行業(yè)告別高增長(zhǎng)時(shí)代，進(jìn)入第一個(gè)周期。因受到下游輪胎遭受?chē)?guó)外反傾銷(xiāo)和反補(bǔ)貼、貿(mào)易摩擦及海外建廠等影響，2015年國(guó)內(nèi)炭黑產(chǎn)量首次出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)。前半周期國(guó)家側(cè)供給改革疊加環(huán)保監(jiān)管趨嚴(yán)，且國(guó)際原油價(jià)格暴跌導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外炭黑產(chǎn)品價(jià)格差收窄，出口減弱國(guó)內(nèi)市場(chǎng)進(jìn)一步產(chǎn)能過(guò)剩，后半周期行業(yè)去產(chǎn)能成果顯著，供需格局得到改善。（3）2019年-至今，進(jìn)入第二個(gè)波動(dòng)周期。前半周期受中美貿(mào)易摩擦及疫情影響，2019年炭黑價(jià)格大幅下降；后半期炭黑行業(yè)受環(huán)保限產(chǎn)，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，炭黑價(jià)格觸底回暖，自2020年6月起持續(xù)上漲。

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鋰電導(dǎo)電炭黑核心品控指標(biāo)：吸油值和金屬雜質(zhì)含量。炭黑導(dǎo)電性一般用吸油值DBP來(lái)衡量，值越大導(dǎo)電性越好?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)非鋰電領(lǐng)域?qū)щ娞亢?/span>DBP最多只有180ml/g，用于電池的導(dǎo)電炭黑需要至少達(dá)到250ml/g。此外，對(duì)于鋰電池還需要考慮添加進(jìn)正、負(fù)極材料的金屬含量，金屬雜質(zhì)過(guò)高會(huì)造成電池的自放電從而形成短路，鋰電用導(dǎo)電炭黑導(dǎo)電指標(biāo)更嚴(yán)苛，純度要求更高。

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常見(jiàn)導(dǎo)電炭黑主要有三類(lèi)：低端乙炔黑、中端SuperP、高端科琴黑。乙炔黑吸油值最小，導(dǎo)電性能最差，且比表面積大于SP，分散難度跟高。SP為球鏈形態(tài)，擁有較好的吸油值和最小的比表面積，是三類(lèi)中兼具導(dǎo)電性能和分散性最佳的導(dǎo)電炭黑?？魄俸诰哂歇?dú)特的支鏈狀形態(tài)，導(dǎo)電體導(dǎo)電接觸點(diǎn)多，支鏈形成較多導(dǎo)電通路，因而只需很少的添加量即可達(dá)到極高的導(dǎo)電率，是目前最前沿的超導(dǎo)電炭黑，但其比表面積大導(dǎo)致分散困難，且國(guó)產(chǎn)無(wú)突破進(jìn)口價(jià)格昂貴，目前只用于高端鋰電池，分散和進(jìn)口替代問(wèn)題解決后市場(chǎng)空間有望逐步打開(kāi)。

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導(dǎo)電炭黑以SuperP為主流，低端低價(jià)乙炔黑為供需緊張下的替代品。SP和科琴黑是由油爐法生產(chǎn)。乙炔黑是通過(guò)乙炔熱裂解法將電石制成乙炔氣，凈化后在高溫隔絕空氣下進(jìn)行裂解，再經(jīng)過(guò)冷卻、收集、造粒得到的。不同于油爐法制備，乙炔黑吸油值DBP更小，導(dǎo)電性更差，且表面積更大，分散更難。國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)商有焦作市和興化工等。2021年新能源需求上漲以前，鋰用導(dǎo)電炭黑主要是油爐法生產(chǎn)。因疫情和原油價(jià)格上漲導(dǎo)致海外進(jìn)口導(dǎo)電炭黑價(jià)格上漲，疊加下游需求旺盛導(dǎo)致行業(yè)供需緊張大背景下，部分電池廠選擇價(jià)格更友好的乙炔黑作為暫時(shí)替代品。在導(dǎo)電炭黑國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)疊加海外彈性產(chǎn)能逐步落地后，我們認(rèn)為電池廠將重新選擇導(dǎo)電性能更佳、更高端的油爐法炭黑。

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導(dǎo)電炭黑技術(shù)壁壘高，與普碳產(chǎn)線不重合。油爐法是最常見(jiàn)的生產(chǎn)工藝，常規(guī)炭黑反應(yīng)爐的直徑偏大，尤其是靠近喉管段的反應(yīng)爐段較大，直徑大會(huì)導(dǎo)致溫度場(chǎng)不均勻，最高溫度段偏離喉口區(qū)，高溫氣流對(duì)原料油裂解不充分使得炭黑無(wú)法滿足高吸油值和低金屬雜質(zhì)含量指標(biāo)，因此需重新設(shè)計(jì)反應(yīng)爐和配套設(shè)計(jì)去金屬離子方案。國(guó)內(nèi)炭黑工廠反應(yīng)爐多為國(guó)外引進(jìn)，自主研發(fā)萬(wàn)噸級(jí)反應(yīng)爐企業(yè)較少，且純化實(shí)現(xiàn)路徑需長(zhǎng)期研發(fā)積累，因此導(dǎo)電炭黑呈現(xiàn)高技術(shù)門(mén)檻，我國(guó)長(zhǎng)期依賴海外進(jìn)口。

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