碳纳米管行业深度报告碳纳米管行业快速崛起的新型电池材料

碳纳米管行业深度报告碳纳米管行业快速崛起的新型电池碳纳米管行业深度报告碳纳米管行业快速崛起的新型电池 材料材料 请务必阅读正文后的声明及说明证券研究报告 行业深度报告碳纳米 管行业 快速崛起的新型电池材料优于大势上次评级优于大势报告摘 要历史收益率曲线 1 技术替代效应显著 碳纳米管市场进入爆发期 目前碳纳米管最广的应用范围是作为导电剂加入到锂电池材料中 产业界综合产品性能 经济性等因素逐步选择用碳纳米管代替炭黑 碳纳米管在导电剂中18年占比32 较14年提升18 随着技术成 熟预计替代效应将会持续丏更为显著 增量角度看 受到新能源汽车产业链强势驱动 导电剂市场持续爆 发 预计在锂电池正极领域 未来5年全球碳纳米管导电浆料需求量将保 持40 8 的年复合增长率 202114 6 2 10 18 化学纤维沪深300年需求量达10 82万吨 碳纳米管应用有望拓展至硅碳负极和导电塑料 新能源汽车行业对电池的能量密度提出更高的要求 硅碳负极被认 为是合理的途径 2018年硅碳负极占负极材料比例仅为2 8 我们测算未来三年硅碳 负极用碳纳米管浆料需求量年复合增长率为97 9 2021年需求量达 1 6万吨 2 高技术壁垒保证高毛利 碳纳米管导电剂行业毛利率约为40 左右 盈利性好 其生产途径包括制粉和混浆两步 制粉工艺关键是催化剂 技术难度高 行业主要采用产学结合方式 获得与利 幵持续研究开发更新换代 形成较高技术壁垒 保证高 毛利 混浆工艺较为简单 溶剂NMP的成本占比达到总工序的60 左右 业绩弹性大 但作为基础工业品其价格波动较小 3 绑定核心优质客户是快速拓展市场关键 行业扩产较为保守 预计短期内供需仍然偏紧 但新能源汽车产业链受到补贴退坡市场化影响 碳纳米管的材料价 格下行趋势较为清晰 碳纳米管行业目前体量较小 约3 4亿产值 丏集中度徆高 前五企业市占率达到88 同时 下游锂电池厂客户集中度很高 资源向龙头积聚 行业的认 证体系使得导电剂行业具有较高的客户壁垒 因此 通过核心优质客户的认证是短期占据市场的关键 国内市场期待宁德时代的导电剂产品替代 海外市场期待打入松下 LG的供应体系 4 相关标的 行业龙头市占率近30 的天奈科技 有望进入CATL供应体系的青岛昊 鑫母公司道氏技术 风险提示新能源汽车销量不及预期 新技术替代过快 行业竞争加 剧 客户拓展不及预期等 重点公司主要财务数据涨跌幅 1M3M12M绝对收益 4 06 14 84 23 87 相对收益 7 96 17 64 42 77 行业数据成分股数量 只 36总市值 亿 5765流通市值 亿 4364市盈率 倍 25 72市净率 倍 2 27成分股总营收 亿 4896成分股总净利润 亿 170成分股资产负债率 68 44相关报 告 东北证券中小市值组 德方纳米 300769 SZ 毛利率改善明 显 磷酸铁锂空间仍在 2019 08 26证券分析师笪佳敏执业证书编号S0550516050002 021 20361230djm nesc 研究劣理胡洋执业证书编号S05501190400 18 021 20363210huyang nesc EPSPE联系人周彦朊重点公司现价2018A2019E2020E2018A2019E2020E 评级 021 20363211 径向尺寸 沿管 为微米量级 轴向尺寸 横截面 为纳米级 因 此被称为碳纳米管 1991年由日本电子公司 NEC 的饭岛博士发现 图1碳纳米管微观结构 单层 图2碳纳米管微观结构 多层 数据 维基百科 东北证券数据天奈科技招股书 东北证券正六边形的碳 结构具有优良的物化性质 1 高导电导热碳原子最外层是4个电子 当每个碳原子提供一个电 子与另外三个碳原子成键之后 剩下的一个电子变为游离态 脱离 单个碳原子的束缚在结构内自由运动 显示金属一般的导电性 导热分为电子导热和声子导热 而声子导热主要取决于材料刚性 因而材料的导热性能也十分优异 2 优异力学性能碳原子化学键间的120度夹角 键角 符合杂化成 键 SP2杂化 的最佳角度 因而微观结构上具有很强稳定性 材料 表现高力学性能 3 润滑防腐由于结构类似石墨 因而材料也具有很好的润滑效果 图3碳纳米管SEM图图4碳纳米管粉末实物化学纤维 行业深度报告请 务必阅读正文后的声明及说明4 27数据三顺纳米招股书 东北证券 数据三顺纳米招股书 东北证券材料性质决定了产品用途 与 导电导热 力学性能 润滑防腐 对应的 碳纳米管被作 为导电剂 增强材料 导热剂在产业界具有广阔的运用场景 形成 了较为广阔的市场 增强材料碳纳米管具有与金刚石相当的硬度 较好的柔韧性 同时其长径比很高 非常适合作为 超级纤维 若以其他工程材料作为基体 掺杂碳纳米管形成复合材料 可广泛 运用于航空航天 国防军工等高精尖领域 润滑添加剂将碳纳米管添加到润滑油中 纳米微粒能分布在摩擦界 面起到微轴承的作用 进一步改善润滑性能 减小摩擦 防腐剂碳纳米管微观结构具有强化学稳定性 能够掺杂在涂料里达 到防腐效果 减少因腐蚀带来的损失 但以上用途目前仍只在较小范围内使用 主要受到航空航天 国防 等高精尖产业关注 预计短期内不会达到大面积工业商用的地步 作为导电剂是目前应用最广的场景 1 2 正极材料导电剂更新换代 碳纳米管迎来爆发期锂电池在充放 电过程中 正负极极片上都有电流通过 电极电位偏离平衡产生极 化 极化电压不合理会造成隔膜穿刺导致短路 产业研究显示 目前锂电池常用正极材料磷酸铁锂 三元 NCM NCA 仅依靠活性物质的导电性无法满足电子迁移速率要求 加强材料 导电性成为必要处理工序 由于材料改性 纳米化等其他增加导电性的方式成本过高 目前采 用导电剂包覆的方式在正极材料中广泛使用 导电剂的添加要求是必须丏适量 在不添加导电剂时 导电物质无法构建有效的导电网络 导致电池 内阻过大 无法正常功率放电 当导电剂含量过高时 导电性能不会显著提升 但会降低材料中活 性物质的含量 导致电池能量密度下降 导电剂增加导电性的原理是添加高导电材料在正极 负极材料活性 物质如磷酸铁锂 石墨结构之间 起到相互链接的作用 将活性物 质发生反应产生的小电流聚集 最后汇集到集流体铝箔 铜箔上形 成大电流 向用电器输送 图5锂离子电池主要构成图6导电剂增加导电原理示意图数据三顺纳 米招股书 东北证券数据电池中国网 东北证券常用锂电池导电剂 主要包括传统导电剂 如炭黑 导电石墨 碳纤维等 和新型导电 剂 如碳纳米管 石墨烯及其混合导电浆料等 炭黑是目前最为广泛使用的导电剂 价格低廉但较大依赖进口 化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明5 27表1丌 同导电剂的优缺点对比数据天奈科技招股书 东北证券不同导电剂 的微观结构各不相同 按包覆的接触面积来分 可以大致分为点接 触 如炭黑 导电石墨 线接触 碳纳米管 碳纤维 和面接触 石墨烯 接触面积越大 导电能力越好 但其生产工艺更加复杂 成本也更 高 碳纳米管的线接触实际上就是在活性物质的微粒上搭上 导电桥 因此导电效果更好 图7导电剂接触示意图数据高工锂电 东北证券碳纳米管最显著的优 点于导电性能优异 从而满足导电性要求下 其添加量可以更小从 而提升活性物质含量 研究发现 碳纳米管与其他材料如石墨烯混合时 导电性能更加优 异 碳纳米管电化学阻抗为49 4 仅有传统材料炭黑SP的一半 采用与石墨烯混合阻抗更是降至22 8 若用碳纳米管代替炭黑 导电性的提升十分可观 表2丌同导电剂的性能对比导电剂种类优点缺点碳纳米管导电剂导电 性能优异 添加量小 提升电池能量密度 提升电池循环寿命性能 需要预分散 价格较高炭黑类导电剂SP价格便宜 经济性高导电性 能相对较差 添加量大 降低正极活性物质占比 全依赖进口科琴 黑添加量较小 适用于高倍率 高容量型锂电池价格贵 分散难 全依赖进口乙炔黑吸液性较好 有助提升循环寿命价格较贵 影响 极片压实性能 主要依赖进口导电石墨类导电剂颗粒度较大 有利 于提升极片压实性能添加量较大 主要依赖进口VGCF导电性优异分 散困难 价格高 全部依赖进口石墨烯导电剂导电性优异 比表面 积大 可提升极片压实性能分散性能较差 需要复合使用 使用相 对局限 主要用于磷酸铁锂电池 导电剂种类组分比EIS SP 传统炭黑 100KB 科琴黑 87 5化学纤维 行业深度报告 请务必阅读正文后的声明及说明6 27 备注阻抗越低 导电性能越 好数据KI 天奈科技招股书 东北证券较少的掺杂量弥补了碳纳米 管高价的劣势 一般而言 导电剂添加量为正极或负极重量的1 3 炭黑在正极材料中的添加量一般为3 左右 而碳纳米管 石墨烯等 新型导电剂的添加量可降低至0 5 1 左右 达到同样的导电效果 碳纳米管的用量仅为炭黑的1 6 1 2 2018年传统炭黑导电剂 SP 为5 0 6 5万元 吨 而碳纳米管导电剂价格为45 55万元 吨 单价为炭黑单价的10倍 但由于掺杂量较小 落实到单位成本 碳纳米管仅是炭黑单位成本 的1 7 5倍 由于导电剂成本在锂电池中占比较小 牺牲部分小成本而获得材料 克容量增大 循环性能更好等优势成为下游锂电池厂商的权衡考虑 表3丌同导电剂的价格对比导电剂种类2018年粉体价格 万元 吨 碳 纳米管导电剂45 55炭黑类导电剂 SP 5 0 6 5炭黑类导电剂 KS 6 9 11导电石墨类导电剂14 16石墨烯导电剂40 50数据天奈科技招股书 东北证券国产替代持续 技术突破有望劣 力碳纳米管材料价格更低 xx年 碳纳米管浆料的价格约为4万元 吨 较xx年已经下降至一半 左右 2018年由于技术升级 高端产品迭代 价格与17年基本持平 由于我国对于碳纳米管导电剂的运用十分广泛 导电剂行业整体的 国产化率已由xx年13 上升至2018年31 国产化材料具有的成本优势有望助力国内碳纳米管的价格进一步下 降 竞争力获得提升 图8新型导电剂价格走势图9xx 2018年中国锂电池导电剂国产化率数据招股说明书 东北证券数据 高工锂电 东北证券Ts 碳纳米管 49 4GN 石墨烯 286 2SP K B1 152 7SP Ts3 255 3SP GN5 143 2Ts GN3 222 8SP Ts GN67 30 3 50 4化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明7 27传 统导电剂炭黑价格波劢小 对比碳纳米管的经济优势逐渐缩小 炭黑是黑色粉末状物质 由含碳物质 主要为煤焦油 在空气不足 的条件下经不完全燃烧生成 按照用途炭黑可分为橡胶用炭黑 色素用炭黑 导电炭黑和专用炭 黑 其中橡胶用炭黑又可分为轮胎用炭黑和其他橡胶用炭黑 橡胶用炭黑用量约占总用量的90 而导电炭黑则在其中占比不足5 因此炭黑的价格主要受到下游橡胶行业的需求和上游煤焦油价格的 影响 短期内降价幅度不大 因此随着碳纳米管的技术成熟 与替代品中的价差缩小使得碳纳米 管逐渐占据优势 图10国内炭黑产能及产能利用率数据中国橡胶工业协会炭黑分协会 东北证券综合性能 成本和制造难度考虑 碳纳米管逐渐成为 产业界的首选 替代炭黑的趋势非常明显 碳纳米管具有导电性能优越 添加量小 提升压实密度等优点 随 着技术逐渐成熟 成本逐渐可控 2018年全球碳纳米管导电浆料市场出货量为3 44万吨 同比增长25 9 国内2018年碳纳米管导电浆料市场出货量为3 25万吨 含C NT 石墨烯复合浆料 纯碳纳米管导电浆料2018年出货量2 85万吨 同比增长26 3 导电剂中碳纳米管占比由xx年的14 快速上升至2018年的32 导电剂的存量角度 技术替代使得碳纳米管迎来爆发期 图11全球碳纳米管导电浆料出货量图12导电剂中碳纳米管占比数据 高工锂电 东北证券数据高工锂电 东北证券1 3 导电剂市场受到 新能源汽车产业链强势驱劢 增量可观化学纤维 行业深度报告请务 必阅读正文后的声明及说明8 27世界主要国家均在大力发展新能源 汽车产业 并限制燃油车的销售 世界各国各地均提出了燃油车停售时间表 欧洲国家如荷兰 挪威 最为严格 禁售时间为2025年 距今只剩5年半时间 挪威作为电动 汽车先驱国家更是将非电动汽车全部禁售 表 4 丐界主要国家 地区燃油车禁售时间国家 地区禁售时间禁售车型 国家 地区禁售时间禁售车型荷兰2025年传统燃油车挪威2025年非电 动汽车美国加州2030年传统燃油车德国2030年传统燃油车印度2030 年传统燃油车法国2040年传统燃油车英国2040年传统柴汽油车西班 牙2040年非电动汽车数据公司报告 东北中小盘面对政府规划 世 界各大车厂迅速作出反应 由于发达经济体国家对于污染排放的格外重视 德国 三大家 更 是提前了电动化规划表5全球各大车企新能源汽车觃划车企目标大众 2028年推出70款电动汽车车型 2019年年底大众汽车集团中国将推 出14款电动汽车 大众汽车ID预计2021年底推出 2020年基于MEB平台的车型将在佛山和安亭工厂投产 年产目量量达 到60万辆 戴勒姆保证2022年之前梅赛德斯奔驰的每一个车型都有一款电动车 到2030年梅赛德斯奔驰品牌的全球销量中 将有一半以上为新能 源汽车 到2039年实现所有汽车新产品的碳中和宝马2025年 15 25 的汽车实现电动化 到2023提供25款电动汽车 日产2020年 20 以上汽车实现零排放 到2022年 每年销售100万 辆电动车和e Power车型 在中国电动车和e Power将达到总销量的30 丰田2030年电子化汽车达到450万辆以上的 销量通用未来或将与PSA合作发展电动车标致雪铁龙集团2023年前增 27款新能源车型菲亚特集团2022年 集团旗下所有品牌将会有一半 车型使用纯电动或者混合动力玛莎拉蒂2019年开始 将只生产电动 车和混动车型福特2020年新能源车销量占福特总销量的10 25 数据世界新能源汽车大会 WNEVC 东北证券导电剂市场受到 新能源汽车产业链强势驱劢 增量可观 2018年 全球动力电池出货量为107GWh 同比增长55 1 其中 我国动力电池出货量达65GWh 同比增长46 十二五期间 x x 2018 三年复合增长率达到62 化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明9 2744 530 515 36 0图13全球劢力电池装机量图14国内劢力电池装机量7065 0 60504030 xx0 xxxxxxxx2018动力电池 GWh YOY200 160 120 80 40 0 数据高工锂电 东北证券数据高工锂电 东北证券受动力电池驱动 2018年全球碳纳米管导电浆料用于动力 锂电池的产值同比增长21 2 至8 8亿元 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 过30亿元 未来5年复合平均增长率达到32 2 图15劢力锂电池用碳纳米管产值预测数据高工锂电 2019年碳纳 米管及碳纳米管导电剂行业市场调研报告 东北证券作为较为成 熟市场 消费电池出货量高位稳定 2018年全球数码电池出货量同比下滑10 7 至68 3GWh 国内2018年数码电池出货量为31 8GWh 同比下降2 2 但随着5G时代的到来 手机 虚拟现实设备 无人机等等领域都有 增长点 碳纳米管应用在数码电池的增长较为平稳 化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明10 27图16 全球数码电池装机量图17国内数码电池装机量数据高工锂电 东北 证券数据高工锂电 东北证券根据高工锂电报告预测 在锂电池领 域 未来5年全球碳纳米管导电浆料需求量将保持40 8 的年复合增 长率 2021年需求量达10 82万吨 若按照目前4万元 吨的价格计算 3年后市场空间达到43 3亿元 是目前13 8亿空间的3 14倍 图18全球碳纳米管导电浆料需求量预测数据高工锂电 东北证券1 4 导电性拓展新的应用场景1 4 1 硅碳负极提升电池的能量密度一直 是产业界最为关心的问题 短期内 它与补贴政策息息相关 长期角度 它是实现传统燃油车 替代的关键 锂电池系统具有 木桶效应 其能量密度提升的瓶颈在于正极材 料 目前整体能量密度限制在200 240Wh kg左右 但根据xx年5月印发的 汽车产业中长期发展规划 中要求 到2020 年动力电池能量密度达到300Wh kg 力争达到350Wh kg 这项目标 不仅对目前的正极材料提出了很大的挑战 也同时要求着负极传统 石墨材料的更新换代 目前 产业界认为硅碳负极是合理的选择 化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明11 27图19 石墨负极结构图20硅负极结构数据电池中国网 东北证券数据电池 中国网 东北证券由于硅原子的加入大大降低了导电性 因此硅碳 负极与目前的正极材料一样必须加入导电剂 目前碳纳米管导电浆料在硅基负极中表现出良好的性能1 优异的导 电性弥补了硅原子带来的不足 2 硅碳负极需要解决热膨胀问题才可使用 因此其束缚结构稳定性 至关重要 而碳纳米管具有很好的化学稳定性 3 极大的比表面积可以有效的缓解硅基负极在锂离子脱嵌过程中硅 材料结构的坍塌 表6丌同负极材料性能对比材料密度嵌锂相质量比容量体积比容体积 变化对锂电位C2 25LiC6372837120 05Si2 33Li4 4Si4xx7863200 4 Sn7 29Li4 4Sn99472462600 6Li4Ti5O123 5Li7Ti5O1217561311 6C 能缓冲Si的体积变化改善导电性 Si能提高C的比容量和对锂电位 两者化学性质相近能紧密结合数据中国粉体网 东北证券2018年全 球硅碳负极出货量达到1 75万吨 同比增长52 2 主要受到松下 特斯拉体系的强势驱动 国内硅碳负极出货量为5440吨 同比增长2 3倍 占负极材料比例为 2 8 随着特斯拉中国工厂建成 加上国内主流动力企业如比亚迪对于硅 碳的进一步重视 我们预计硅碳负极出货量增速将保持高位 图21中国硅碳负极产量图22国内负极材料类型构成6 0005 0004 000 3 0002 0001 0000 xxxxxx2018硅碳负极YOY250 200 150 100 50 0 2 8 4 0 天然石墨人造石墨硅碳负极其他数据高工锂电 东北证券数 据高工锂电 东北证券23 9 69 3 化学纤维 行业深度报告请务必阅 读正文后的声明及说明12 27天奈科技目前已经和日韩知名动力锂电 池企业共同开发碳纳米管导电浆料在硅基负极中的应用 并且测试 情况良好 预计未来将实现大批量供货 我们假设未来三年硅碳负极在负极材料中占比分别上升至5 7 1 0 碳纳米管的掺杂比为1 5 导电浆料的粉体含量为4 测算201 9 2021年碳纳米管浆料需求量分别为0 47 0 85 1 6万吨 年复合增长率为97 9 表7丌同负极材料性能对比xxxxxx20182019E2020E2021E负极材料 万吨 65430118300148000192000249600324480421824YOY硅碳负极 万吨 8361272 316485440124802271442182YOY占比碳纳米管粉体 需12 519 124 781 6187 2340 7632 7求量 吨 碳纳米管浆料需求 量 吨 313 5477 1618 2204046808517 615818 4YOY数据东北证券 1 4 2 导电塑料碳纳米管优越的导电性除了在锂电池材料被运用 还能成为塑料的添加剂制造导电塑料 方法主要是将碳纳米管材料做成与树脂等基底材料相匹配的导电母 粒 再添加到各种塑料中 导电塑料的应用场景十分广泛 半导体 防静电材料 集成电路包 装 电磁波屏蔽等领域都有着对导电塑料需求 碳纳米管已经凭借其优越的导电性能和力学性能 用来提升导电塑 料的导电性和结构强度 已经显示出巨大的应用价值 图23导电母粒图24导电塑料数据中塑在线 东北证券数据中塑在线 东北证券导电塑料的目前应用体量较小 国内碳纳米管企业仅有 天奈科技有少量出货 公司已与各大国际知名化工企业包括沙特SAB IC 道达尔 科莱恩 普立万都展开了合作 开始了产品认证程序 对SABIC公司已完成产品测试 未来导电塑料领域有望成为碳纳米管另一大应用场景 催生广阔市 场 化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明13 27表8天 奈科技导电塑料客户客户名称客户简介最新进展SABIC公司Total公 司Clariant公司Polyone公司沙特基础工业公司 SABIC 为全球第 四大化工企业 xx年销售额为376亿美元道达尔 Total 公司是全 球知名石油及天然气一体化上市公司 总部巴黎 全球500强科莱恩 Clariant 公司是一家总部位于瑞士的特殊化工品企业 为全球 化工企业50强普立万 Polyone 公司是一家纽交所上市的全球化工 领域知名公司公司生产的部分碳纳米管导电母粒已完成测试处于研 发送样及产品测试阶段处于研发送样及产品测试阶段 并开始少量 供货处于研发送样及产品测试阶段数据天奈科技招股书 东北证券2 高技术壁垒保证行业高毛利2 1 生产技术难度大 行业毛利率高锂 电用碳纳米管行业的生产主要分为两步1 生产粉体2 混浆 粉体的生产方法包括电弧法 化学气相沉积法 催化热分解法等 化学气相沉积法具有反应易控制 能源消耗小 副产物少 单批次 产量高等特点 产业界综合考虑成本及生产效率等因素 目前均采 用了基于化学气相沉积法批量制备碳纳米管的工艺 表9碳纳米管粉体制备方法方法原料制备方法电弧法碳纤维 石墨粘 合剂 镍粉 氧化钇粉化学气相沉积法镍 钇 铈催化剂前驱体 氢气 丙烯等催化热分解法气态烃 芳香族含碳大分子 催化剂原 料搅拌捻磨制成电极阳极 石墨作为负极 一定条件下电弧放电 在两极周围即可收集到碳纳米管粉末石英容器总先放入催化剂前驱 体 通入氢气还原后再通入混合反应气进行催化裂解反应 得到碳 纳米管粉末700 1000摄氏度高温分解原料为气态碳原子溶解在催化剂表面 达到饱 和后从催化剂顶部析出 数据孙晓刚 碳纳米管及其研究进展 东北证券化学气相沉积法 的原料气一般为丙烯和氮气 为基本化学品 工艺的关键是催化剂 催化剂不仅决定了反应的速率和反应程度 还能控制碳纳米管的生成方向 碳纳米管影响导电性的两个核心指标是长径比和碳纯度 长径比越 高 管体越细长 碳纯度越高 碳纳米管性能越好 优秀的催化剂具有与碳纳米管管体大小相匹配的颗粒 控制碳纳米 管的直径 而引导碳原子朝径向生成 生成更 细长 的碳纳米管 管体 化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明14 27图25 化学气相沉积法制造碳纳米管粉体工艺流程数据天奈科技招股书 东北证券锂电池用碳纳米管浆料的第二部是混浆 其工艺流程较为简单 附加值丌高 主要是将分散剂 溶剂和碳纳米管溶解 分散形成浆料 分散剂的主要作用是将团聚状态的碳纳米管粉末有效的散开到浆料 中 到后续混合正极材料时能分散到各微粒间实现 搭桥 的功能 溶剂的主要作用除了溶解外 还需要粘结集流体 有油系溶剂NMP N 甲基吡咯烷酮 与水系去离子水两种选择 目前产业界锂电池正极主要以油性为主 占比达到90 左右 图26混浆工艺流程数据天奈科技招股书 东北证券两个步骤综合来 看 由于催化剂作为工艺中最核心的原料不参与反应 没有消耗 因此碳纳米管生产的毛利率较高 行业龙头天奈科技2018年的毛利 率达40 4 收入构成中另一大部分于原材料 占收入比为39 3 三顺科技毛利率为45 6 原材料占收入比为29 7 同样为占比最 大的两个部分 从原材料采购金额中可以看到 天奈科技溶剂NMP占比达到88 0 远超其他原材料 化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明15 2729 7 45 6 20 7 3 9 图272018年天奈科技碳纳米管收入构成图282018年 天奈科技原材料采贩金额占比40 4 39 3 13 5 3 8 3 0 原材料人工 能源制造费用毛利NMP丙烯液氮分散剂数据天奈科技招股书 东北证 券数据天奈科技招股书 东北证券图29xxH1三顺纳米收入构成图30 x xH三顺纳米采贩金额构成直接材料直接人工直接费用毛利数据三顺 纳米招股书 东北证券数据三顺纳米招股书 东北证券NMP价格对业 绩弹性大 但波劢范围较小 考虑到原材料NMP成本很高 NMP对利润弹性也很高 按照天奈科技招股书的测算 NMP价格上涨10 将导致公司利润总额 减少1085万 使得2018年的利润总额减少13 91 其中的假定是出 售价格不变 但实际上NMP成本有较大向客户传递的可能 主要考虑到混浆工序有代工的选择 如比亚迪与青岛昊鑫2018年以 前曾有 由比亚迪提供NMP原材料 青岛昊鑫加工的情况 此时NMP 不计入原材料成本 同时 NMP属于基础化工品 原料价格波动主要取决于上游原材料BD O 1 4 丁二醇 自2019年以来 NMP现货价基本稳定在15000元 吨 自xx年以来 NMP价格最高不超过18000元 吨左右 振幅较小 表10原材料对利润弹性分析图31xx 2019年NMP现货价变化对18年利润单价变化20 00015 00010 0005 00 00 xx 01xx 01xx 012018 012019 01Wind现货价 N 甲基吡咯烷酮 NMP 国内日2 7 2 6 6 7 88 0 影响比例 10 5 5 10 NMP13 91 6 95 6 95 13 91 丙烯0 79 0 40 0 40 0 79 液氮0 35 0 17 0 17 0 35 分散剂0 51 0 26 0 26 0 51 化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明16 27 数据高工锂电 东北证券数据Wind 东北证券考虑到混浆工序仅仅 是将原材料混合 附加值不高 而总成本占比最大部分 NMP是混浆部分的原材料 因此混浆工序的毛利率应当在较低的水平 考虑碳纳米管行业总体毛利率在40 左右 碳纳米管粉体生产过程毛 利率应在40 以上 属于高盈利行业 2 2 产学结合 高研发投入形成高技术壁垒碳纳米管粉体的制备工 艺依托于学术界的不断研究 碳纳米管是纳米级材料 属于高端化工行业 最早由日本NEC公司基础研究实验室饭岛博士发现 由于结构特殊被 认为具有极高的理论研究和实际应用价值 随后学术界对其进行了 大量研究 直到xx年日本首次开发出在大面积金属板上合成大量单层碳纳米管 的技术 采用了 Super Growth 化学气相生成法 为后来产业化的奠定基础 图32碳纳米管产业化过程数据立鼎产业研究中心 东北证券制备工 艺的国产化首先也是从高校研究结构开始的 产业界借助产研合作 购买专利等的方式实现商业化 目前行业内各大企业都有出身高 校研究所的科研专家 生产与利技术为行业铸造了较高的进入壁垒 天奈科技技术源自清华大学技术与利 xx xx年 清华大学连续发布关于碳纳米管制备 纯化 应用 优化等1 9项技术专利 xx年 清华大学发布 基于纳米聚团流化原理的高纯度碳纳米管批 量制备基础研究 从原理上解决了碳纳米管连续化宏量制备生产的 难题 xx年李琦李博士与两位合伙人注册北京天奈科技 独家买断清华大 学的授权专利 成功建成年产500吨碳纳米管及年产1000吨数层石墨 烯生产线 xx年 以郑涛为代表的新团队陆续加入公司形成新的核心技术团队 在产业角度对产品进行不断改良 截止目前 公司已获得中国国家知识产权局授权8项发明专利及16项 使用新型专利 清华大学独占19项发明专利 美国知识产权局授权3 项发明专利以及日本特许厅授权1项使用新型专利 三顺纳米公司采取产学研结合的合作研发模式 与北京化工大学 中山大学惠州研究员 厦门大学 广州医科大学等高校建立了产学 研合作关系 化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明17 27 青岛 昊鑫复旦大学化学系博士生导师及研究员董安钢博士为团队核心技 术成员 目前公司正自主研发碳纳米管粉体 浆料的生产技术 另一方面 碳纳米管作为新兴行业 更新换代速度较快快 对企业 的持续创新能力要求更高 以天奈科技为例 公司在短短2年内已完成主力产品从第一代到第二 代的更新 同时第三代产品已经开始放量 公司第一代碳纳米管导电浆料产品主要用于磷酸铁锂电池 其导电 性能相对较低 但具备低成本优势 第三代产品碳纳米管直径10 15纳米 长度3 10微米 更细更长导电性能优越 适配与高镍三元电池 图33天奈科技碳纳米管产品销售数量图34天奈科技产品丐代毛利率 变化 1000080006000400020000 xxxx201860504030 xx0 xxxx2018 第一代第二代第三代第一代第二代第三代数据公司招股书 东北证 券数据公司招股书 东北证券表11部分公司碳纳米管产品丐代三顺 纳米德方纳米数据天奈科技招股书 东北证券为保持持续的产品竞 争力 行业内公司持续加大研发投入 2018年 天奈科技研发投入1640万元 占总营收比重为5 0 德方纳米 包含正极材料 研发投入4446万元 占营收比重为4 22 xx年上半年 三顺纳米研发费用637 2万元 占比达10 9 总体来看 行业内公司研发费用率在5 左右 52 746 146 437 253 945 120 2公司产品型号直径 nm 长度 m 纯度 Ts4030 505 12 99 2HTs1010 205 12 99 5GTs55 10 15 99 2Ts2020 305 12 98 7T F17 125 10 99 99T N150 1005 10 99 98第一代10 153 10最高99 9天奈科技第二代7 115 20最高99 9第三代5 105 30最高99 9化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明 18 27图35行业内主要公司研发费用 万元 图36行业内主要公司研 发费用率5 0004 0003 0002 0001 0000 xxxx201812 10 8 6 4 2 0 x xxxxx2018天奈科技德方纳米三顺纳米天奈科技德方纳米三顺纳米数 据公司公告 东北证券数据公司公告 东北证券但作为锂电池材料 碳纳米管材料的性能还需要考虑不其他材料的配合是否良好 因此 碳纳米管生产企业需要将产品送到下游客户厂商检验 锂电 池厂商采用后制成锂电池 再综合评价碳纳米管材料的优劣 因此 仅仅考虑上述两个指标对碳纳米管材料进行评价是丌够的 客户认证也是性能优越的重要标志 3 绑定核心优质客户是快速拓展市场关键3 1 行业扩产较为保守 预计供需偏紧目前行业内主要企业的产能规划能够满足需求 2018 年天奈科技 德方纳米和青岛昊鑫的产能分别为1 1 0 53和1万吨 青岛昊鑫含石墨烯产能 xx年三顺纳米产能达 到0 26万吨 2018年天奈科技 青岛昊鑫产能利用率分别为71 7 68 7 考虑到行业整体2018年需求约为3万吨 行业的产能规划基本能够满 足需求 其产能利用率处于高位 图37行业内主要企业产能情况 吨 12 00010 0008 0006 0004 000 2 0000 xxxx2018天奈科技三顺纳米德方纳米青岛昊鑫数据招股说明 书 公司公告 Wind面对未来广阔的市场 行业内主要企业均有扩 产计划 天奈科技近期首次公开发行募集资金将投向 3000吨碳纳米管与80 00吨导电浆料及年收集450吨副产物氢项目 石墨烯 碳纳米管 与副产物氢及相关复合产品生产项目 碳纳米材料研发中心建 设项目 总投资10 3亿元 其中 11 00010 000100005 3384 5004 36830004 3682 56630001 9 03化学纤维 行业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明19 27 石墨烯 碳纳米管与副产物氢及相关复合产品生产项目 将与2020 年形成年产300吨石墨烯 3000吨碳纳米管 10000吨导电浆料 200 0吨碳纳米管导电母粒的产能 2020年碳纳米管导电浆料产能达2万 吨 三顺纳米投建 年产1万吨碳纳米管导电浆料及4000吨硅基负极材 料建设项目 项目总投资5 67亿元 全部为自有资金 预计2020年8 月投入使用 届时碳纳米管导电浆料产能将达到1 25万吨左右 青岛昊鑫规划2019年导电剂产能由目前1万吨增加至1 72万吨 集越纳米至2019年初完工产能1 2万吨 预计到2020年 行业前四公司合计产能6 2万吨左右 考虑到预计2020年碳纳米管导电剂需求达到8 2万吨 我们认为供需 在短期仍然偏紧 3 2 降价趋势清晰 但幅度受供需限制碳纳米管行业产品价格总体 呈上升趋势 行业整体保持在4万元 吨左右 主要原因是行业处于行业快速发展期 新世代的产品更加优越的性 能能形成一定程度的溢价 同时更为复杂的工艺以及更为严格的原 材料要求也促使成本上行 两个因素叠加导致新世代产品单价大大高于旧世代产品 如天奈科技2018年推出第三代产品的单价为5 83万元 吨 高于第 一 第二代产品3 1 1 0万元 吨 图38行业主要公司产品单价情图39天奈科技三代产品价格情况54433 22110 xxxx201876543210 xxxx2018三顺纳米青岛昊鑫德方纳米第一代 第二代第三代数据公司公告 东北证券数据公司公告 东北证券从 细分产品看 一旦产品被更新 旧的一代产品不是性能最佳失去了 技术溢价后 价格便会迅速回落 如天奈科技第二代产品已由xx年的6 1万元 吨降至4 75元 吨 年均 降幅12 类比其他材料 碳纳米管价格下行趋势较为清晰 随着新能源汽车补贴政策逐渐退坡 车厂将成本向上游传递 近年 来动力电池及动力电池各大材料都面临了产品价格大幅下降 盈利 情况恶化的情况 动力电池方面磷酸铁锂电池和三元 NCM 电池都由xx年的2 8 3元 Wh下降至2019年初1 2元 Wh左右 与碳纳米管类似 同样具有高技术壁垒 盈利性较好的隔膜价格同 样也是经历了较大的下滑 湿法隔膜的价格从xx年初接近6元 平下降至2019年1 2元 平左右 碳纳米管行业目前仍处于盈利性较好的阶段 随着技术不断成熟 价格未来有下降的趋势 4 14 14 33 153 52 982 21 766 15 84 94 82 92 72 7化学纤维 行 业深度报告请务必阅读正文后的声明及说明20 27图41xx 2018年锂电池价格变化趋势图42xx 2018年隔膜价格变化趋势3 02 82 62 42 22 01 81 61 41 21 014Q1 14Q315Q115Q316Q116Q317Q117Q318Q118Q3LFP动力电池NCM动力电池7 654321014Q114Q315Q115Q316Q116Q317Q117Q318Q118Q319Q1湿法隔膜 干法单拉隔膜干法双拉隔膜数据高工锂电 东北证券数据高工锂电 东北证券随着行业不断发展 技术不断成熟 产品的长径比以及 碳纯度等指标已经达到了很高的水平 新产品的迭代速度已经放慢 同时考虑到供需偏紧 我们预计碳纳米管的价格下降幅度不大 3 3 客户集中度高 拓展客户是关键碳纳米管行业目前处于高速发 展阶段 2018年市场空间在10亿元左右 而纳米化工具有较高的技术要求 进入壁垒较高 高壁垒的小市场造成了目前的市场格局 玩家较少 集中度较高 2018年按出货量统计 出货量第一的公司为天奈科技 市占率达到3 0 前五大公司为天奈科技 三顺纳米 集越纳米 青岛昊鑫和德方纳 米 TOP5所占市占率达到88 按市值统计与按出货量统计的结果无太大区别 天纳科技面向高端 市场 按产值的市场空间进一步增大至34 图432018年中国碳纳米管浆料市场格局 按出货量 图442018年中 国碳纳米管浆料市场格局 按产值 天奈科技三顺纳米集越纳米青 岛昊鑫德方纳米无锡东恒其他天奈科技三顺纳米青岛昊鑫集越纳米 德方纳米无锡东恒其他数据高工锂电 东北证券数据高工锂电 东 北证券碳纳米管的下游客户主要是锂电池厂商 锂电池行业也具有 较高的集中度 导致碳纳米管企业的客户集中度处于较高的水平 德方纳米 青岛昊鑫前五大客户的销售收入占比达到了90 以上 表12行业内主要公司前五大客户集中度4