碳黑导电母粒制作技术的研究 【知胜大咖】太极驾到，遇见天奈科技

一、天耐科技：CNT积淀深厚，十年磨一剑

(一）十年磨一剑，突破碳纳米管宏观技术，终成龙头

积累很多，每十年造一把剑。公司成立于2011年，前身为开曼天奈，2019年在科创板上市，目前是中国最大的碳纳米管生产企业，在碳纳米管及相关领域处于全球领先地位复合材料。公司现有客户主要包括宁德时代、ATL、比亚迪等，率先突破CNT导电剂流化床宏观生产技术，实现产业化生产，引领新型CNT导电剂不断加速渗透到中国锂离子导电剂体系，市场占有率稳步提升。

公司主营业务为碳纳米管导电材料的生产和销售。主营业务为碳纳米管粉末、纯碳纳米管导电浆料和石墨烯复合导电浆料的生产和销售。它是中国最大的碳纳米管制造商。 2020年业务占比分别为1.17%、92%、6.84%。其中，碳纳米管导电浆料多年来一直保持在98%以上的收入占比，是公司的主要收入来源。 近四年产品主要用于动力锂电池，占比超过70%。

收入和净利润稳步增长，毛利率行业领先。 2021年业绩报告显示，受益于新能源汽车高景气下动力锂离子电池的爆发式需求，公司2021年实现营收13.6亿元，同比增长189%比去年同期;利润2.99亿元，同比增长174%。与传统导电剂及同行业其他公司产品相比，公司产品具有一定的技术优势和规模优势，毛利率高于行业平均水平。

(二）股权结构：公司股权分散

公司股权分散，公司实际控制人为四位公司高管：郑涛、严彦、蔡永略、张美杰。截至2021年上半年，郑涛持股比例为10.13%，张美洁持股比例为2.05%，镇江新耐智汇科技服务企业持股比例为3. 89%，其实际控制人为严严，共青城新耐共诚投资管理合伙企业持股比例为4.15%碳黑导电母粒制作技术的研究，实际控制人为严严、蔡永略。郑涛、闫燕、蔡永略、张美杰为本公司高管及实际控制人。

公司管理层的一些成员是公司的研发人员。公司研发实力雄厚，掌握多项专利技术。董事长郑涛先生在锂电池及新材料领域拥有30多年的研发和管理经验。郑涛先生、张美杰先生主要从事碳材料和锂电池正负极材料的研究和产业化生产。公司坚持自主创新战略，进行自主开发研究，获得清华大学相关发明专利的独家使用许可，开发了一系列与碳纳米管及浆料相关的创新技术。截至2021年6月30日，公司及子公司已获得发明专利14项，实用新型专利33项，获得清华大学独家授权的发明专利19项，国外专利多项，研发实力雄厚。

公司研发投入占营收比重较高，研发人员占比逐年上升。公司自成立以来，高度重视研发投入，研发费用率处于行业较高水平。 2020年，在不受疫情影响的情况下，研发费用达到0.28亿元，同比增长32%。研发费用率全年保持在4.5%-6%。公司研发人员增至60人，占Better than 25.32%。 （报告来源：未来智库）

二、碳纳米管：新导电剂的加速替代，提高 α 的渗透性和工业 β 共振

(一）导电剂：锂电池正负极的重要辅料之一

导电剂：电池正负极材料的重要辅助材料之一，提高和保持电池的导电性。导电剂是制作电池正负极的重要辅助材料之一，可提高和保持电池的导电性能。

正极方面：锂电子正极材料导电性差。需要添加一定比例的导电剂，保证导电材料填满正极材料活性物质之间的空隙，从而形成良好的导电网络，提高正极材料的导电性。

负极：虽然负极材料具有良好的导电性，但在多次充放电过程中，锂电子的不断插入和脱离会引起石墨颗粒体积的膨胀和收缩，导致石墨颗粒之间的间隙越来越大，降低了导电性。 ，其中一些甚至会从电极上脱落，降低锂离子电池的容量。添加导电剂可以改善负极的表面性能，保持电池的导电性。

目前锂电池常用的导电剂主要有炭黑、导电石墨、VGCF（气相生长碳纤维）、碳纳米管、石墨烯等。其中炭黑、导电石墨和VGCF是传统的导电剂；碳纳米管和石墨烯是新型导电材料。

导电炭黑：链状或葡萄状，具有高比表面积。炭黑可以与活性物质形成点对点接触，有利于电解质的吸附，提高离子电导率。添加量约为3%。是一种性价比高的导电材料，但其导电性比较一般，依赖进口。分为导电炭黑、超导炭黑（乙炔黑、Super P等）、特种导电炭黑（科琴黑等）。

碳纳米管：可分为单壁管和多壁管。一维碳纳米管呈圆柱形，内部中空，具有良好的电子导电性。纤维结构可以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”，有利于提高电池容量、倍率性能、电池循环寿命，并降低电池接口阻抗。在相同的导电效果下，碳纳米管的用量仅为传统炭黑的1/6-1/2，可大幅提升锂电池的能量密度。

石墨烯：具有片状二维结构，与活性物质形成点面接触，可最大限度发挥导电剂的作用，减少导电剂的用量，从而提高活性物质的比例提高锂电池容量。在少量添加的情况下，石墨烯能更好地形成导电网络，效果远优于导电炭黑。

导电石墨：石墨导电剂为人造石墨，粒径较小，孔隙较发达，比表面积较大，可与活性物质形成点对点接触，有利于提高压实密度极片颗粒，提高离子和电子电导率。 ，同时用于负极可提高负极容量。

导电剂成本相对较低，客户更看重性能优势。虽然碳纳米管的价格是炭黑等传统导电剂的10倍，但导电剂仅占电池总成本的2%，而碳纳米管的用量仅为1/6至1/< @k18@ >碳纳米管的不断增加导致单价不断下降，因此下游客户对导电剂的价格不敏感，更关注产品的性能。

（二）CNT：行业高增长率β和渗透率增加α共振，工艺壁垒强

碳纯度和纵横比是决定碳纳米管电导率的核心指标。

目前，工业上通常使用化学气相沉积（CVD）来制造碳纳米管。该方法温度低，易于控制，产品收率和碳纯度高。碳纳米管的直径越小，长度越长，沿长度方向的热交换性能越高，碳纯度越高，导电性能越好。

催化剂和分散技术是主要的技术壁垒。催化剂是确定碳纳米管直径和纯度的关键，不同公司得到的产品具体差异明显。此外，碳纳米管比表面积大、纵横比高、易团聚、实际电导率低、不易分散。一般采用分散剂、NMP/去离子水对碳纳米管进行溶解分散，制备碳纳米管导电浆料，以提高导电性。其中，分散技术对于导电浆料生产企业来说非常重要，也是技术壁垒之一。

催化剂、提纯和分散技术是主要技术壁垒。

催化剂：催化剂是决定碳纳米管直径和纯度的关键。不同公司使用的不同催化剂，在得到的具体产品上存在明显差异。催化剂生产的质量和性能将直接影响后续碳纳米管的质量。

分散性：碳纳米管比表面积大，纵横比高，易团聚，实际电导率低，不易分散。通常，碳纳米管是通过分散剂、NMP/去离子水、溶解和分散碳纳米管导电来制备的。该浆料可增强导电性，便于电池工厂使用。

纯化：不同质量的产品需要经过不同的纯化程序。其中，高温氧化主要是去除碳纳米管粗粉中的无定形碳杂质；酸洗提纯石墨化主要是去除碳纳米管粗粉中的催化剂金属杂质。碳纳米管粗粉经提纯后碳黑导电母粒制作技术的研究，得到纯碳纳米管粉体。提纯工艺越复杂，提纯后的碳管性能越好。

导电剂国产替代趋势明显，预计2021年出货量同比增长50%。 SP、克勤黑、乙炔黑等传统导电剂主要从国外进口。虽然有相应的国内企业，但生产出来的产品性能不如国外企业。随着碳纳米管的量产降低成本，其优异的性能，以及国内企业的领先技术，导电剂国产替代趋势越来越明显，碳纳米管导电浆料的出货量也越来越大。逐年增加。锂电预计2021年国内CNT导电浆料出货量将达到7.2万吨，同比增长50%。

（三）单壁碳纳米管：CNT技术迭代的未来方向

单壁碳纳米管性能更好，全球供应少，价格高。多壁碳纳米管可视为多层石墨烯薄片无缝卷成管状，即单壁碳纳米管同心排列，而单壁碳纳米管可视为单层碳纳米管卷起壁石墨烯片。无缝空心圆柱体根据空间的螺旋特性表现出金属或半导体特性。具有金属特性的单壁碳纳米管的电流密度比铜等金属大1000倍以上。因此，与其他导电剂相比，单壁碳纳米管只需添加0.002%-0.1%即可实现均匀稳定的导电性。但目前世界上只有OCSiAl可以量产单壁碳纳米管，年产能仅为90吨，单价较高，尚未大规模应用，多方风险短期内被替换的壁碳纳米管很小。

单壁碳纳米管与多壁碳纳米管相比具有以下性能优势：

更强的导电性：单壁碳纳米管具有更高的纵横比，从而具有更好的导电性；

添加量少：单壁碳纳米管的添加量仅需0.1%，较低的添加量即可形成高校的导电网络，发挥相同甚至更好的导电效果；

更安全：与多壁碳纳米管或导电炭黑相比，单壁碳纳米管的附着力提高多达 2 倍，并且更安全。

提高硅基负极电池的循环寿命：硅基负极导电性较弱，单壁碳管可以完美弥补其不足，显着提高循环寿命。

(四）短期内铁锂“回潮”，中长期高镍三元、硅基负极加速渗透

短期来看，铁锂“复活”：石墨烯复合导电浆料是由碳纳米管粉末、石墨烯和分散溶剂等原料按7:3的比例混合研磨而成，适用于磷酸铁锂离子电池性能更好。 2021年5月以来，磷酸铁锂电池产量已超过三元电池，7月以来装载量已超过三元电池。铁锂的短期回潮带动了石墨烯复合导电浆料和碳纳米管的渗透性。

中长期来看，高镍三元和硅基负极渗透率将提升：高能量密度仍是动力电池主要发展方向，主载体三元动力电池新型导电剂是主要是碳纳米管导电浆料。高镍三元硅负极的理论能量密度高达4200mAh/g，是已知的负极材料理论比容量最高的材料，但其导电性较差，需要高性能导电剂待添加来改善，CNT不仅可以弥补硅基阳极导电性的不足，还可以在硅颗粒之间建立高导电性和持久的连接。即使硅阳极颗粒体积膨胀并开始破裂，这些颗粒仍通过碳纳米管保持良好的连接，防止阳极材料破裂。

碳纳米管已广泛应用于中高端数字锂电池，有望渗透到低端市场。目前，除了低端锂电池市场仍使用传统炭黑导电剂外，90%以上的中高端数码锂电池企业都使用了碳纳米管，如比亚迪、比克、力神、卓能、其他数字巨头。随着碳纳米管成本的不断下降，碳纳米管在低端市场的渗透率有望提高。

(五）市场格局：天纳稳居行业第一，集中度提升

天娜科技出货量位居行业第一。高科锂电池数据显示，2018年行业出货量占CR3的68%、CR5的88%、CR3的76%和CR5的89%，2020年行业前三集中度明显提升。其中，天奈科技是最早实现碳纳米管通过浆料商业化成锂电池的企业之一。目前是全国碳纳米管导电浆料销量和出货量最大的公司，稳居行业第一，超过顺纳米（2020年被卡博特收购）和青岛浩鑫。

外资企业已开始布局碳纳米管产能。目前，碳纳米管导电浆生产企业主要集中在我国，国外主要掌握性价比较高的炭黑导电剂。但由于碳纳米管优异的导电性和加速的成本效益，国外公司也开始加速碳纳米管的部署。

LG：2017年已具备500吨碳纳米管产能，2021年4月宣布韩国丽水第二家碳纳米管工厂1200吨扩建项目已竣工投产；

卡博特：2020年4月以1.15亿美元（约合人民币8亿元）收购三顺纳米，获得三顺纳米单壁碳纳米管、多壁碳纳米管及各类混合物；

沙特基础工业公司 (SABIC)：于 2019 年 1 月宣布收购纳米技术公司 Black Diamond Structures (BDS) 的多数股权，其 BDS MOLECULAR REBAR 技术生产的碳纳米管具有均匀的纵横比、清洁和离散分布，主要用于在高性能储能方面。

OCSiAl：目前具备年产75吨单臂碳纳米管的能力，全球市场占有率超过90%。卢森堡新工厂一期2023年投产后，产能可提升至175吨/年。其代表产品是TUBALL系列的单臂碳管产品。

Nanocyl SA：专注于多壁碳纳米管，产品广泛应用于塑料、纺织、橡胶等领域，年产能约1000吨。

(六）市场空间衡量：小赛道孕育大空间

碳纳米管是一个轨道小，增长率大的产业。我们预计2025年阴极/硅基阳极碳纳米管需求量为72.3万吨/3200吨，市场空间达到293亿元。

具体计算的核心假设如下：

锂离子电池产量：预计2025年动力/消费/储能/其他锂离子电池产量分别为1040/105/250/65GWh；

渗透率：预计2025年CNT在电力/消费/储能/其他方面的渗透率将达到53%/35%/10%/30%。

活性材料的添加比例：目前LFP/NCM/硅基负极的添加比例为1.5%/1%/0.1%（单壁），预计添加比例会缓慢下降；

粉浆比：预计保持在4.5%；

价格：MCNT随NMP价格波动，随着国内规模化生产，SCNT价格有望逐年下降。

(七）广泛的应用场景和巨大的潜在市场空间

材料用途广泛，市场前景广阔。由于其良好的性能参数，碳纳米管还可广泛应用于超级电容器、抗静电涂料、导电塑料、静电喷涂聚合物、橡胶轮胎等领域。

由于碳纳米管具有非常优异的机械、电学、光学和热学性能，可以使用金属或合金作为基体，加入由碳纳米管组成的复合材料，制备碳纳米管增强金属基复合材料。普遍具有重量轻、强度高、韧性高、耐高温等优点，已成为航空航天、国防和汽车领域的热点。专为 CubeSat（立方体卫星）望远镜设计的轻质镜头，由环氧树脂和碳纳米管组成，无需抛光且易于重现。

导电塑料中的碳纳米管没有脱碳和污染问题，添加量仅为传统炭黑的1/5-1/15。导电塑料中的碳纳米管不存在脱碳和污染问题，添加剂用量少。导电塑料是一种由树脂和导电材料混合，经塑料加工而成的功能性高分子材料。导电塑料结合了金属的导电性和塑料的特性。塑料本身只是一种结构材料，不具有导电性。通过添加碳材料、金属粉末、抗静电剂等导电填料获得导电性。但是，碳纳米管在导电塑料领域的应用需要分散在树脂等固体中。它比导电膏更难。与锂电池类似，碳纳米管的添加量仅为传统炭黑的1/5-1/15，同时不会因添加过多而造成脱碳污染。现已成为用于高端导电塑料的添加剂。

在后摩尔定律时代，碳纳米管芯片实现了技术突破。理论上，碳纳米管的效率是硅的 10 倍，运行速度是硅的 3 倍，但是由于制造芯片需要将其纯度提高到 99.999999%，因此碳纳米管需要放置在极其精确的位置上，这非常难的。美国 Nantero 公司成功开发了一种基于碳纳米管的新型非易失性存储器，用于信息存储，与 DRAM（动态随机存取存储器）相比，它有望具有无限访问寿命、更低的功耗和更低的成本。 2019 年 8 月，来自 MIT 的研究团队使用超过 14 万个碳纳米管晶体管打造了 16 位微处理器，克服了之前碳纳米管材料缺陷和制造缺陷的问题，更接近商用芯片。 （报告来源：未来智库）

三、核心优势：技术不断迭代，先发优势显着

(一）技术专利：率先突破掌握核心技术，成为全球新型导电剂趋势引领者

前期独家垄断清华大学相关专利，后期自主实现产品换代，量产能力不断提升。 2006年，清华大学原则上解决了碳纳米管连续宏观生产的生产难题。公司在清华大学层状载体催化剂的基础上，不断改进催化剂活性元素、助催化剂元素和载体表面改性的选择和优化，自主研发了一系列催化剂配方、制备方法和设备。新产品的迭代已经形成。 2017年实现第三代碳纳米管产品从吨到10吨的连续生产技术突破，产能大幅提升。

先发优势明显，产品性能突出，与同行拉开代际差距。公司率先实现了碳纳米管浆料的商业化，产品性能也处于行业领先地位。公司三代产品的长径比不断提高，从而使其导电性能不断提高。代数越高，产品毛利率越大。与同行业其他公司相比，第二代碳纳米管产品的相关性能已经处于国内领先水平，第三代产品进一步提高了碳纳米管的纵横比，增加了导电性。公司不断开发新产品以满足市场需求，在产品技术上与同行开拓代际优势。

单/双壁碳纳米管有望开辟国产化空间。根据公司公告，公司目前研发的单/双壁碳纳米管制备技术及装备处于中试阶段。我们认为，公司在该技术上的突破将打破海外公司OCSiAl的垄断，有望实现单壁碳纳米管的国产化。 ，同时打开公司的第二条增长曲线。

公司积极开拓海外导电塑料及芯片等应用领域，领先一步。在导电塑料方面，公司与SABIC、道达尔（Total）、科莱恩（Clariant）、保力隆（Polyone）等国际知名化工企业合作，生产的碳纳米管导电母粒产品已完成部分客户。小批量的认证和开始。芯片方面，公司2017年9月与Nantero合作，高纯碳纳米管产品纯度达到99.9%，进入中试阶段。

(二）产能优势：产能扩张迈出一大步，积极对接下游需求

产能的快速扩张进一步提升了公司的市场份额。截止2021年，公司拥有3万吨碳纳米管导电浆料的生产能力。与同行业其他公司相比，公司产能优势明显。公司上市以来的扩张计划如下：

PO募捐项目一：年产300吨纳米碳材料+8000吨导电浆料+2000吨导电塑料母粒。

IPO投资项目二：年产6000吨碳纳米管+年收900吨副产氢项目+年产10000吨导电浆料。

转债项目：年产5万吨导电浆+年产5000吨导电胶母粒+年产3000吨碳管净化加工生产能力。

美国项目：年产8000吨碳纳米管导电浆料生产线项目。

(三）客户结构：客户结构优化，配备动力快车

可以消除坏账的影响，客户结构多元化、集中化。 2017年末，公司当时的最大客户建瑞沃过度扩张，导致财务困难，无法正常偿还供应商部分货款，应收款项出现明显减值。因此，公司对矩阵0.单笔计提减值准备7亿元，公司受到较大影响。 2018年以来，公司轻装上阵，业绩持续攀升。 2018-2020年收入复合年增长率达到20%，前五名客户收入占比从2017-2018年的71%下降。截至2021年上半年，这一比例已恢复至67% %。前五名客户均为国内锂电池生产龙头企业，客户结构明显改善。

与下游客户紧密合作，有望承载新能源汽车的快速发展。公司前五名客户集中度超过65%。宁德时代、比亚迪、中航锂业、天津力神都是国内外整车厂的上游电池供应商。市场需求。

(四）成本优势：布局NMP回收，调整定价模式

NMP是生产碳纳米管导电浆料的重要原料，产品毛利率受其价格变动影响较大。由于NMP的成本占碳纳米管材料成本的80%以上，占总成本的近60%，而NMP及其主要原料BDO（1,4-丁二醇）为大宗化工产品，市场价格随供求关系而变化。产品毛利率和净利润影响较大。 When the price of NMP increases significantly, the company will generally give feedback to customers in a timely manner and adjust the sales price of the order to reduce the impact of the price of NMP on the company's performance.

The pricing model is adjusted, and the impact of NMP fluctuations is weakened. Since the fourth quarter of 2020, the price of NMP has increased significantly, which has a great impact on the company's net profit. The company adjusted its product pricing strategy in 2021. The price of carbon nanotubes was adjusted with the price of NMP, and the cost of raw materials was successfully transmitted to downstream customers. .

Deploy NMP, with 4.50,000 tons of NMP waste liquid recycling and 3.60,000 tons of NMP production capacity, stable product gross profit and net profit. The company established Xinna Environmental Protection Co., Ltd., and has built 2 NMP waste liquid recycling production lines, which can form an annual recycling capacity of 4.50,000 tons of NMP waste liquid and an annual output of 3.60,000 tons of NMP. The liquid conversion rate reached 80%, which is conducive to the company to stabilize the risk of NMP price fluctuations, and has a positive effect on the stability of the product gross profit rate and the company's net profit rate.

四、Profit forecast

(一）profit forecast

1、Key assumptions

Capacity: According to the company's capacity construction, we estimate that the company's carbon nanotube conductive paste shipments from 2021 to 2023 will be 3.4/8.0/12.0 tons.

Gross profit margin: With the continuous adjustment and optimization of the company's product structure (the proportion of the 二、 third-generation products has increased) and the launch of new production lines (high single-line output), the company's profitability has improved marginally. Since 2021, the company has adjusted its pricing model and anchored the NMP price of raw materials to achieve downstream prices. We expect that the company's gross profit margin will remain stable and have an upward trend in the future.

Price: We expect that the overall supply and demand pattern of the industry will remain in a tight balance in the future, and the market pattern will converge towards the top. Due to the adjustment of the pricing model, we expect the product price to follow the NMP price fluctuation, showing a slow downward trend.

(This article is for informational purposes only and does not represent any investment advice from us. For relevant information, please refer to the original report.)

Source of selected reports: [Future Think Tank]. Future Think Tank - Official Website