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1、2022年导电剂行业专题报告:导电炭黑开启国产替代,碳纳米管渗透持续提速一、吐故而纳新，锂电导电剂体系迎蝶变（一）锂电导电剂：锂电关键辅材，用于提升正负极导电性能导电剂是锂离子电池关键辅材，对改善电池导电性能、容量发挥、倍率性能、循环性能有着重要的作用。由于大部分正极材料活性物质导电性差，内阻较大，因此需要导电剂构成导电网络以提高电极材料活性物质与集流体之间的导电性，目前导电剂主要应用在正极极片上，未来随着硅基负极加速渗透，导电剂在负极极片应用将提速。此外，导电剂也可以提高极片加工性，促进电解液对极片的浸润，有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，降低极化，从而提高电极的充放电效率和使用寿命。
2、正极：主要提升正极材料的导电性能。锂电子正极材料导电性能较差，需要通过添加一定比例的导电剂保证导电物质填充满正极材料活性物质之间的空隙，以形成良好的导电网络提升正极材料的导电性能。负极：主要削弱负极材料的膨胀性，提高循环寿命。负极材料导电性能虽好，但在多次充放电过程中，锂电子不断的嵌入与脱落会引起石墨颗粒体积的膨胀和收缩导致石墨颗粒间隙越来越大，降低导电性能，部分甚至会脱离电极,降低锂电子电池容量。而加入导电剂，可以改善负极表面性能，保持电池导电性。导电剂占电池成本约1%,成本敏感度低，下游接受度高。由于导电剂在锂电池成本占比不高，价格敏感性较弱，因此尽管新型导电剂成本相较于传统导电剂高，但新
3、型导电剂对于锂电池能量密度、快充等性能的提升较为显著，因此锂电池厂商接受程度较高，成本或并非第一考量因素。（二）新型导电剂VS传统导电剂：多维度下综合对比锂电池目前常用的导电剂主要包括炭黑类、导电石墨类、VGCF（气相生长碳纤维）、碳纳米管以及石墨烯等。其中，炭黑类、导电石墨类和VGCF属于传统的导电剂；碳纳米管和石墨饰属于新型导电剂材料。导电炭黑：呈链状或葡萄状，具有较高的比表面积。炭黑可与活性材料形成点对点接触，有利于电解质的吸附提高离子电导率，添加量在3%左右，是一款高性价比的导电材料，但导电性能相对一般且依赖进口，目前导电炭黑主要分为导电炭黑、超导炭黑（乙焕黑、SuperP等）、特导炭
4、黑（科琴黑等）。碳纳米管：可分为单壁管和多壁管两类，一维结构的碳纳米管呈圆柱状，内部中空，具有良好的电子导电性。纤维结构能够与活性材料点对线接触，在电极活性材料中形成连续的导电网络，充当“导线”的作用，有利于提高电池容量、倍率性能、电池循环寿命、降低电池界面阻抗等。石墨炜：具有片状二维结构，与活性物质形成点对面接触，可以最大化的发挥导电剂的作用，减少导电剂的用量，从而增大活性物质比例，提升锂电池容量。在加入量较小的情况下，石墨烯能够更好她形成导电网络，效果远好于导电炭黑。导电石墨：石墨导电剂为颗粒度更小的人造石墨，孔隙和比表面积更加发达，可与活性材料形成点对点接触，有利于改善极片颗粒的压实密度
5、以及提高离子和电子电导率,同事用于负极可提高负极容量。（三）行业趋势：从单一化走向多元化成本及性能的综合考量下，未来导电剂体系将逐步从单一化走向多元复合化。经过复盘，我们认为国内锂电池导电剂体系将经历三个阶段：1）第一阶段：导电炭黑为主流，进口依赖程度高：早期锂离子电池对于性能的要求低，技术迭代慢，传统石墨及炭黑导电剂由于相关技术已经较为完善，价格低廉，被广泛应用于锂电领域，能够适配原有电化学体系，但长期依赖海外企业，我们认为主要是以下两方面原因：1）2020年以前锂电市场增速不高，市场空间较小，全球导电炭黑供给过剩，新玩家较少；2）海外企业在锂电用导电炭黑上具备先发优势，产能规模大、产品性能
6、优，国内企业布局较慢。2）第二阶段：新型导电剂加速渗透，导电剂开启国产替代：随着我国部分企业（天奈科技、三顺纳米、青岛昊鑫等）突破碳纳米管宏量生产技术，同时动力市场对锂离子电池性能要求（能量密度、循环寿命、快充性能等）愈发严苛，新型导电剂凭借其更好的导电性能开始逐步渗透市场，导电剂开启国产替代浪潮。3）第三阶段：导电炭黑开启国产替代，导电剂从单一化走向多元化：2021年下游市场需求大爆发，全球导电炭黑供不应求给予国内企业国产化替代黄金窗口期，同时碳纳米管持续降本、下游认可度提升，渗透率持续稳步攀升。我们认为新型导电剂与传统导电剂并非绝对对立的关系，而是高度协同统一的关系，未来的导电剂体系将会是
7、多元复合的。由于不同的导电剂各自在成本、导电性能、吸液性能等方面具备优势，同时不同导电剂复合使用所构建的导电网络更密集、更完整、有效降低导电剂与活性物质接触不充分的概率，起到相互补充、相互协同的作用，因此我们判断未来导电剂体系将朝着多元复合化方向演绎。传统导电剂仍为主流，新型导电剂渗透率稳步提升。目前以炭黑、导电石墨为代表的常规导电剂在中国已应用多年，电池企业应用已相当成熟，加之常规类导电剂分散相对简单，电池企业一般直接采购导电剂粉体自行分散，仍为电池厂首选，根据GGII数据显示，2020年炭黑占比约72%,但主要依赖进口。新型导电剂渗透率近年来随着碳纳米管成本下降、性价比凸显，逐渐受到电池厂
8、的青睐，2020年渗透率约21%,我们预计2025年传统导电剂与新型导电剂将呈现五五开的局面。导电剂国产替代趋势加速。1）导电炭黑开启国产化趋势：2020年前SP、科琴黑、乙快黑等导电炭黑主要从国外进口，国产企业虽有布局但产品综合性价比不及海外，2021年以来全球新能源汽车加速渗透背景下带来导电炭黑国产化机遇，部分传统炭黑企业实现产能技术突破，开始切入国内市场；2）碳纳米管渗透率逐步提升：随着碳纳米管的量产导致成本不断下探、其优异的导电性能受到下游青睐，国内企业技术领先、具备先发优势。因此近年来导电剂国产替代的趋势越发明显，碳纳米管导电浆料出货量也在逐年攀升，根据高工锂电数据，2018年国内导
9、电剂国产化率达31.2%,预计2022年达50%以上。二、导电炭黑：行业整体供不应求，国产替代进行时（一）导电炭黑：应用于导电剂领域的中高端特种炭黑炭黑的主要成分是碳，其基本粒子尺寸在10-70Onm之间，因此具有优良的橡胶补强、着色、导电或抗静电以及紫外线吸收功能，是人类最早开发和应用的纳米级材料。炭黑是由烧类化合物（液态或气态）经不完全燃烧或热裂解生成的，主要由碳元素组成，以近似于球体的胶体粒子及具有胶体大小的聚集体形式存在。炭黑的外观为黑色粉末。炭黑下游应用领域广泛，导电炭黑即炭黑在导电剂领域应用。炭黑是橡胶补强填充剂，是仅次于生胶的第二位橡胶原材料。炭黑也作为着色剂、紫外线屏蔽剂、抗静
10、电剂或导电剂，广泛应用于塑料、化纤、油墨、涂料、电子元器件、皮革化工和干电池等很多行业制品中。炭黑还可用于冶金及炭素行业内，作为高纯碳材料。炭黑按照用途可以分为两大类，即橡胶炭黑和特种炭黑，而导电炭黑即炭黑在导电剂领域应用。原材料煤焦油等成本占8成。从成本结构情况来看，2022年中国导电炭黑煤焦油等原材料成本占比达到80.5%o原因是2021年国际局势紧张，中国进口煤炭减少叠加国内焦化厂双控政策下开工率低迷，导致焦油供需紧张，煤焦油价格全年上涨61.46%o下游应用市场丰富，国内外上游原材料存在差异。从上游原材料看，国内炭黑上游以煤焦油为主，海外炭黑上游以石脑油为主；从下游应用市场来看，炭黑是
11、橡胶补强填充剂，是仅次于生胶的第二位橡胶原材料，同时炭黑可作为着色剂、紫外光屏蔽剂、抗静电剂或导电剂，广泛应用于塑料、化纤、油墨、涂料、电子元器件、皮革化工和干电池等很多行业，炭黑作为高纯碳材料还可以用于冶金及碳素材料行业中。炭黑生产过程就是在高温作用下发生烧类的裂解，生成炭和氢气。目前常用的炭黑制备方法包括炉法、槽法、热裂法和乙焕法四类，其中最常用的导电碳黑SUPERP1.i（简称SP）主要通过炉法制备，导电炭黑主流生产工艺主要为炉法工艺及乙焕裂解法。炉法炭黑：将燃料、添加剂和热空气一道输送至反应炉燃烧段进行燃烧，形成温度极高的燃烧气焰。高温燃烧气焰经过反应炉喉管段时，在气流中通入雾化的热原
12、料油。雾化的原料油和高温燃烧气焰混合并通入反应炉的反应段，热裂解生成炭黑。炉法主要在于设备和工艺控制的knowhowo（原油进口雾化喷嘴设计，反应炉构造，工艺参数）。乙快炭黑：以乙块为原料，在裂解炉中隔绝空气裂解生成乙块炭黑和氢气，主要用于制造导电聚合物和电池。（）（二）锂电用导电炭黑：产品差异化显著，性能差距较大低比表面积、高吸油值、低金属离子含量是导电碳黑成功应用的核心技术指标。粒径及比表面积：炭黑粒径表示碳黑原生粒径，比表面积是指单位质量或单位体积内炭黑粒子表面积的总和。粒径小，比表面积大，具有更好的离子和电子导电能力，有利于电解质的吸附而提高离子电导率。支链结构：支链结构能够与活性材料
13、形成链式导电结构,增加导电接触点，有助于提高材料的电子导电率。DBP吸收值（结构值）：炭黑的结构可以用DBP（邻苯二甲酸二丁酯）吸收值来测量。表面官能团：表面官能团的多少决定了碳黑分散难易程度，官能团越多相对易分散，但过多又会减弱导电性能。金属离子含量：金属离子含量过高会导致电池自放电现象，影响安全性能，一般锂电用导电炭黑金属离子含量要求较高，一般需小于10ppmo（三）国产替代：供需失衡下国产炭黑企业迎来国产替代黄金窗口期21年以来行业供需紧张，为国产替代打开窗口期。由于海外企业扩产意愿弱、进度慢，21年随着储能、动力市场的高速增长带动下，锂电用导电炭黑供不应求，预计随着新能源汽车及储能需求
14、的持续高增，导电炭黑紧缺程度将不断加剧，为国内企业转型创造了最佳的窗口期，看好国内企业实现技术产能突破实现国产替代。海外扩产难度大、速度慢&原油价格上涨背景下国内外炭黑成本剪刀差拉大。一方面，由于全球大环境的不确定性以及严苛的环保政策限制下，海外导电炭黑企业扩产保守;同时短期原油价格高企背景下，海外炭黑价格迅速上涨，需求有向国内转移的趋势；另一方面，部分计划在国内扩产的企业进展较慢，如卡博特于2022年初收购日本东海炭素天津工厂，计划对原有产线改造升级，预计2024年初完成具备1.5万吨锂电用导电炭黑产能，为国产化打开空间。（四）市场需求：2025年接近6万吨，CAGR为23.4%测算关键假设
15、：1）三元铁锂正极占比维持4:6:2）三元/铁锂正极单耗分别为1800/2500吨/GWh;3）导电炭黑添加比例3%;4）预计到2025年炭黑渗透率降低至50%；根据测算结果，我们预计到2025年全球导电炭黑需求量约5.84万吨，复合增长率23.4%,我们认为国内具备强产品力及产能快速扩张能力的企业有望在本轮导电炭黑国产替代中享受先发优势。（五）重点公司分析1、黑猫股份黑猫股份为国内炭黑龙头企业。根据中国橡胶工业协会炭黑分会统计，截至2019年年末，我国炭黑产能约769万吨，其中特种炭黑仅为30.25万吨；在低端炭黑产品市场，同质化严重、市场竞争激烈，行业利润空间有限，而在中高端产品市场，高性
16、能炭黑（如绿色轮胎需要的低滚动阻力炭黑）、特种炭黑等产品，仍有很大的需求缺口，保持着较高的利润水平。2019年黑猫股份以17%市占率坐拥龙头，近5年产量均超90万吨，其余国内企业产量均不超过45万吨。国内传统炭黑厂商加速切入锂电用导电炭黑市场。根据黑猫股份2021年12月17日调研信息公告，公司一直对标中高端导电炭黑进行研究，主要通过两个路径：一是青岛研究院聚焦于通过后处理的方式生产出高端特种炭黑，二是通过股份公司专家委员会研发的新型油炉法工艺产出导电炭黑。目前正在对工艺进行不断优化，完成论证后将尽快推进项目实现产业化落地，目前公司具备特种炭黑产能13万吨，其中导电炭黑约1万吨。公司目前在售导电炭黑产品主要应用于电缆屏蔽料和导电色母等领域。三、碳纳米管：新型导电剂加速渗透时（一）碳纳米管：导电剂新星，渗透率加速碳纳米管原材料主要为NMP、分散剂、丙烯等，与正负极等材料制备锂电池。NMP、丙烯、液氮及分散剂为碳
