一、碳纳米管行业概况
CNT是一种新型碳结构材料，微观外形是同轴圆管，管壁为数层呈正六边形结构的碳原子，碳纳米管是由单层或多层的石墨烯层围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管状石墨晶体，最早于1991年由日本电子公司(NEC）的饭岛博士发现。基本单元为六边形碳环结构，一般径向尺寸（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。CNT具有优异的电学、力学、化学等性能，在多项领域中显示出巨大的应用潜能。碳纳米管具有优良的物化性质：
CNT主要性能优势
资料来源：公开资料整理
传统导电剂价格低但大量依赖进口，新型导电剂国内技术开发处于第一梯队，锂电池目前常用的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。
不同导电剂的优缺点
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二、碳纳米管行业市场现状分析
CNT在导电剂领域主要增长源自于两点，一是新能源汽车需求增长，二是正极导电剂中渗透率提升+硅碳负极导电剂应用。从我国新能源汽车产销量来看，据统计，截至2020年7月，我国新能源汽车累计产量49.6万辆，同比下降31.7%，累计销量为48.6万辆，同比下降32.8%。
2015-2020年7月我国新能源汽车产销量统计
资料来源：中国汽车工业协会，华经产业研究院整理
动力电池方面，据统计，2019年我国动力电池装机量为62.4Gwh，同比增长9.47%，出货量为71Gwh，同比增长9.23%。
2016年-2019年中国动力电池装机量及出货量
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随着碳纳米管导电浆料在动力锂电池领域的不断渗透，将逐渐替代炭黑成为动力锂电池的主流导电剂。预计到2023年，碳纳米管导电浆料在动力锂电池领域的渗透率将达82.20%，同比2018年提高50.40%。
2014-2023年中国动力锂电池用导电剂渗透率
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随着高端智能手机、可穿戴设备、无人机等对数码电池导电性能要求的提升，碳纳米管导电浆料在数码电池领域的渗透率未来有望呈现稳定增长趋势。2018年碳纳米管导电浆料在数码电池中渗透率达18.0%，预计到2023年将达31.9%。
2014-2023年中国数码电池用导电剂渗透率
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在碳纳米管等新型导电剂出现前，传统导电剂在锂电池中应用相当成熟，市场份额主要在Cabot、TIMCAL、LION、日本电气化学、日本昭和电工等国外企业手中，中国市场导电剂长期依赖进口。而国产碳纳米管导电剂的问世改变了锂电池导电剂依赖进口的局面，根据高工锂电统计，2018年我国锂电池导电剂行业国产化率为31%，同比提升3个百分点，未来替代空间依然巨大。
2014-2018年中国锂电池导电剂国产化率变化情况
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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。
不同导电剂价格对比
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从国内CNT浆料市场需求来看，据统计，2018年我国CNT浆料市场需求量为4.59万吨，同比增长38.25%，预计到2023年我国CNT浆料需求量将增长至17.72万吨。
2014-2023年我国CNT浆料市场需求及增长
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据统计，2018年我国CNT浆料市场空间为16亿元，同比2018年增长37.93%。预计到2023年我国CNT浆料市场空间将增长至62亿元。
2014-2023年我国CNT浆料市场空间及增长
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2020-2025年中国碳纳米管行业发展潜力分析及投资方向研究报告》
三、碳纳米管行业竞争格局分析
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30%。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，天奈科技面向高端市场，按产值的市场空间进一步增大至34%。2019年，由于下游新能源汽车需求不及预期，CNT行业集中度进一步提升，CNT导电浆料TOP5企业出货量占比进一步提升至92.8%。
2018年CNT导电剂行业竞争格局（单位：%）
资料来源：公开资料整理
企业营收方面，天奈科技CNT导电液收入长期维持在行业第一。2016-2019年，天奈科技CNT导电液收入从1.32亿元增长到3.7亿元，复合增速超40%，青岛昊鑫CNT及石墨烯导电液收入从0.6亿元增长到2.4亿元,德方纳米CNT导电液收入则基本维持在0.5亿元左右。
2016-2019年主要新型锂电导电剂厂商收入
资料来源：公开资料整理
推陈出新代际价差形成差异竞争，抢占行业技术红利。从价格带上可以看出，2016年天奈科技二代产品开始批量供货，推出之后则伴随着一代产品降价到低于行业竞争对手水平，2017年二代产品开始放量，产能及规模的提升使得二代产品也开始进入降价周期，一代产品进一步低于行业竞争对手价格，2018年天奈科技三代产品开始批量供货，推出之后则伴随前几代产品的进一步降价，形成差异化价格矩阵。依靠着“生产一代，储备一代，研发一代”的产品策略，不断与竞争对手拉开产品代际差距，在市场竞争中抢占CNT行业技术红利。天奈科技在技术研发上持续比行业领先至少一个身位，产品矩阵上不断推陈出新实现差异化竞争，无论是成本导向为主的老产品，还是性能技术导向为主的新产品，从价格及技术上均占据优势。
2016-2018年主要CNT导电浆料产品价格变化
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四、碳纳米管粉体及浆料生产工艺
碳纳米管的制备核心在于催化剂的制备。一般碳纳米管粉体的制备可以按步骤分为:催化剂制备，碳纳米管粗粉制备，粗粉纯化和粉碎，化学气相沉积法制造碳纳米管的关键是催化剂，即催化剂是碳纳米管的“基因”。因此催化剂的制备为碳纳米管生产的核心步骤，催化剂的质量、性能将直接影响后续产出的碳纳米管的质量。
碳纳米管粉体生产工艺
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碳纳米管导电浆料的制备流程是先将丙烯、氮气通过催化剂催化制得碳纳米管粉体，再将粉体与NMP溶剂混合，分散得到导电浆料。碳纳米管导电浆料的核心还是在于碳纳米管粉体制备，而成本占比高达60%的NMP与代际变化无关，因此代际实际成本的变化反应至整体较小。
碳纳米管浆料制作流程
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五、碳纳米管下游市场广阔
碳纳米管的核心用途为碳纳米管凭借其优越的导电性能，作为一种新型导电剂被锂电池生产企业所广泛使用，用来提升锂电池的能量密度及改善循环寿命。
与导电性能、力学性能、导热性能对应的，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。但这些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。
碳纳米管的其他应用
资料来源：华经产业研究院整理
