电力设备及新能源行业深度研究报告：导电剂行业深度报告，导电炭黑开启国产替代，碳纳米管渗透持续提速

导电剂：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。 1）正极：正极材料活性物质导电性差，导电剂可以提高电极材料活性物质与集流体之间的导电性； 2）负极：削弱负极材料的膨胀系数问题，提高循环寿命； 3）导电剂体系；炭黑类、导电石墨类和VGCF属于传统的导电剂；碳纳米管和石墨烯属于新型导电剂材料。 行业趋势：从单一化走向多元复合化。 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。 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是高度统一的关系，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，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。 导电炭黑：锂电用高端特种炭黑，行业供不应求，开启国产替代。 21年以来行业供需紧张，为国产替代打开窗口期。供给端海外企业扩产意愿弱、进度慢，需求端受益于储能、动力电池市场的带动，锂电用导电炭黑呈现供不应求态势，为国内企业转型创造了最佳的窗口期，看好国内炭黑企业实现技术突破、产能扩张进而实现国产替代。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%，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。 碳纳米管：新型导电剂，受益于行业高增β及渗透率提升α。 1）市场空间：CNT属于小而美的赛道，小市场大增速。预计2025年市场正极/硅基负极用碳纳米管需求分别为72.6万/3200吨，对于市场空间接近300亿。 2）材料优势：碳纳米管较之传统导电剂性能优异，碳纳米管渗透率提升已成趋势。碳纳米管在活性物质之间主要形成线接触式导电网络，在同等导电效果下，碳纳米管导电剂的用量仅为传统导电剂的1/6至1/2，目前市场主流为炭黑+碳纳米管复合配方。 3）行业趋势：短期看铁锂“回潮”，中长期看高镍三元、硅碳负极渗透率提升。短期看，由于磷酸铁锂正极中CNT添加量更大，21年以来磷酸铁锂电池回潮促进CNT导电浆料渗透率提升；中长期看，能量密度提升核心诉求驱动下，高镍三元、硅碳负极等需求增加将使碳纳米管导电浆料渗透率进一步提升。 投资建议：建议关注1）受益于行业高增β及渗透率提升α的碳纳米管标的：天奈科技、道氏技术等；2）导电炭黑国产替代先锋：黑猫股份等。 风险提示：碳纳米管渗透不及预期；硅基负极渗透不及预期；新能源汽车销量不及预期；导电炭黑国产化不及预期等。 投资主题 报告亮点 本文详细介绍了目前锂电用导电剂体系，对比了传统导电剂与新型导电剂的优劣，通过复盘锂电导电剂的发展历史展望未来多元复合化的发展趋势，并详细阐述导电炭黑国产化趋势及碳纳米管α+β的高速增长趋势，把握传统导电剂国产替代及新型导电剂渗透率持续攀升带来的投资机遇。 投资逻辑 1）导电炭黑：关注供不应求下的国产化机遇。 21年以来行业供需紧张，为国产替代打开窗口期。供给端海外企业扩产意愿弱、进度慢，需求端受益于储能、动力电池市场的带动，锂电用导电炭黑呈现供不应求态势，为国内企业转型创造了最佳的窗口期，看好国内炭黑企业实现技术突破、产能扩张进而实现国产替代。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%，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。 2）碳纳米管：行业高增β+CNT渗透率提升α，行业维持高增速。 短期看铁锂“回潮”，中长期看高镍三元、硅碳负极渗透率提升。短期看，由于磷酸铁锂正极中CNT添加量更大，21年以来磷酸铁锂电池回潮促进CNT导电浆料渗透率提升；中长期看，能量密度提升核心诉求驱动下，高镍三元、硅碳负极等需求增加将使碳纳米管导电浆料渗透率进一步提升。我们预计2025年市场正极/硅基负极用碳纳米管需求分别为72.6万/3200吨，对于市场空间接近300亿。 建议关注：1）受益于行业高增β及渗透率提升α的碳纳米管标的：天奈科技、道氏技术等；2）导电炭黑国产替代先锋：黑猫股份等。 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。 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。 图表1导电剂在正、负极的作用 图表2正负极材料活性物质与导电剂微观结构图 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。 图表3 2022年NCM523动力电池成本结构图 （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； 碳纳米管和石墨烯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（乙炔黑、SuperP等）、特导炭黑（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。 石墨烯：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，石墨烯能够更好地形成导电网络，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。 图表4常用导电剂分类 图表4常用导电剂分类 需求分层下，新型导电剂强调对于性能的提升，传统导电剂追求性价比的极致。 图表5不同导电剂性能对比 （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。 图表6复盘导电剂行业三个发展阶段 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。 图表7不同导电剂阻抗对比（Ω） 图表8导电剂渗透率变化趋势 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、乙炔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年国内导电剂国产化率达31.2%，预计2022年达50%以上。 图表9 2014-2018年中国锂电池导电剂国产化率变化情况 图表10 2016-2025年中国CNT导电浆料出货量分析及预测（万吨，%） 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-- 100nm 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。炭黑是由烃类化合物（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。 图表11炭黑结构性能变化图 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。 图表12炭黑产品分类及应用 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%。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%。 图表13导电炭黑成