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導電材料未來
導電材料未來
更新时间:2024-09-29 16:19:44

(報告出品方/分析師:國金證券 陳傳紅 姚雲峰)

一、行業:電池材料升級,導電劑産品疊代

1.1 空間:電池材料升級,碳管加速滲透

導電劑是锂電池的關鍵輔材,具有提高電導率的作用。導電劑作為一種關鍵輔材,可以增加活性物質之間的導電接觸,提升锂電池中電子在電極中的傳輸速率。

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電池制造企業通常在極片制作時在正負極材料中加入一定量的導電劑,提升锂電池的倍率性能和改善循環壽命。

導電劑的性能差異來源于其維度結構,接觸方式決定導電特性。

1)傳統導電劑:如導電石墨、導電炭黑是以零維的形态,與活性物質進行點與點的接觸。

2)碳納米管:可以被視為一種将石墨烯卷繞形成管狀的材料,是一維的結構,與活性物質進行的是線與點的接觸,不同的接觸方式決定了其對應的導電特性。

3)石墨烯:面狀的二維材料,與活性物質進行的是面與面的接觸。

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電阻率為核心,循環性能(壽命)&倍率性能(快充)為方向,推動石墨烯、碳納米管應用。

電阻率(核心參數):CNT(指碳納米管)&石墨烯複配為最佳,磷酸鐵锂率先應用 GN CNTs 構成的點-線-面立體三維導電結構可以有效降低電池的電阻,而 GN、CNTs 在同一比例下未能和三元正極材料 NCM 顆粒形成優良的導電網絡,造成電阻過大。

整體來看:CNT&石墨烯複配>SP&石墨烯複配>CNT>科琴黑>SP>石墨烯。目前行業應用的主流 GN&CNT 複配方案為 1:3 或 3:7,磷酸鐵锂由于導電性較差,推動 GN CNTs 複配方案率先應用。

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倍率性能:SP與CNT 為主流

CNT: 在磷酸鐵锂和 NCM811 中均體現出優異的倍率性能,在 NCM811 效果更佳,以 3C 倍率放電保持率仍能達到 90%。

KS6(導電炭黑):倍率性能較差,0.5C 容量保持率即降至最低點。

SP(導電炭黑):在磷酸鐵锂中的倍率性能較差,在 3C 的放電電流下保持率隻有 60%,而在 NCM811 材料體系下 3C 倍率放電下保持率 有 90%。

GN:3C 及以上倍率,石墨烯片層結構锂離子傳輸阻礙較為明顯,化學阻抗影響占主導。

NCM 體系下:SP≈CNT≈SP&CNT 複配>KS6>GN LFP 體系下:CNT≈SP&CNT 複配>SP>KS-6>GN

循環性能:GN&CNT 複配性能佳 GN&CNT 複配>CNT≈SP&CNT 複配>KS-6>GN

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矽負極:單壁碳管為目前最佳方案。

矽顆粒之間建立的連接非常緊密、長久、導電且牢固,即使發生矽負極顆粒體積膨脹并開始出現裂縫時,這些顆粒仍可通過單壁碳納米管保持良好連接,改善矽負極的硬傷循環性能。

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綜上,我們認為,從技術的角度看,不同的導電劑應用未來有望發生以下變化:

CNT:倍率性能&循環性能&電阻率均十分優異,随着電池體系逐步升級其在 NCM 領域将進一步滲透,部分替代或完全替代 SP 導電劑,LFP 的動力電池随快充應用占比也将提升。矽負極助推單壁碳管或單壁&多壁複合産品應用。

SP:在 NCM 保持較好的倍率性能,具有較好的成本優勢,還将保持一定的份額,與 CNT 摻混亦或是改良方向。

KS-6/乙炔黑:綜合性能較差,無法适用電池材料體系升級,預計僅在低端領域使用,應用占比将逐步降低。

石墨烯:與碳管的複合品在 LFP 領域性能優異(尤其是儲能,循環性能佳,阻抗低),有望進一步普及應用。

我們預計 2025 年碳管漿料需求達 52.3 萬噸。

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導電塑料有望複制碳管替代,空間廣闊。

導電塑料主要應用于半導體、防靜電材料、集成電路包裝、電磁波屏蔽等領域,全球導電塑料需求量逐年增長,目前導電塑料所用的導電母粒以傳統導電材料炭黑為主,但随下遊對材料性能要求不斷提高,碳管有望逐步替代,預計 2025 年導電母粒市場空間約 93 億。

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1.2 格局:頭部集中度提升,天奈一枝獨秀

國内外存在導電劑産業差異。目前導電劑基本以碳管和導電炭黑為主,但國内外呈現不同的應用情況,對應的産業發展也有差異。

據 GGII,2020年國内正極碳管滲透率約為40%,而國外僅為10%。

全球碳管的代表企業主要以國内天奈科技、三順納米(後被卡博特收購)等企業,而導電炭黑主要由卡博特、獅王等海外企業基本壟斷。

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國内碳管格局優異,行業集中度進一步提升。

據高工锂電數據,從出貨量角度看,2017 年行業 CR3 為 62.9%,CR5 為 82.7%;2020年行業 CR3 提升至 75.7%,CR5 提升至 89.2%,行業集中度不斷提升。

天奈科技碳納米管導電漿料産品出貨市占率 2017 年、2020年分别達 31.1%、32.3%,市占率進一步提升,我們預計 21 年碳管漿料市占率約 40%。

圖表 14:碳納米管漿料市占率

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1.3 壁壘:工序長流程,催化劑&設備&分散工藝為關鍵

碳管目前銷售以漿料為主,需要經過粉體制備-分散漿料兩大步驟,整個流程相對較長,普通碳管粉體 分散生産周期約 8 天~10 天,高端碳管粉體 分散生産周期可超 20 天,技術壁壘較高,存在一定的 Know-how。

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碳管的結構決定性質,可控制備是第一個難點,核心在于催化劑。

碳管的結構(主要是長徑比,長徑比越大,導電性能越好)決定了其導電性能。碳管粉體的生産邏輯是原材料在催化劑催化下進行生長,目前在學術上的理論指導是催化劑壽命決定了碳納米管的長度,其尺寸決定了碳納米管的直徑乃至壁數,通常二者呈正相關關系。

圖表 17:不同導電劑形态與接觸方式。

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碳納米管批量生産是多尺度複雜過程,宏量制備是第二個難點,核心在于設備的設計。

如果碳納米管在一個千噸級的工業反應器中大規模生長時,則需考慮原子尺度、納米尺度、介觀尺度、反應器尺度、工廠尺度和生态尺度等多層次工程科學的耦合和關聯,尤其是大尺度的流動和傳遞會對微觀上的生長與缺陷控制造成強耦合,隻有解決好這些耦合才能保證碳納米管的有效生長,因此各家碳納米管的生産設備基本自行設計,長徑比越高的宏量制備對于設備的要求越高。

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目前主流的宏量制備以 CVD 中的流化床為主,爐體依靠公司自行設計。

化學氣相沉積方法由于其簡單的操作條件和靈活的參數調節範疇,更适合碳管的生産,利用化學氣相沉積技術還可以實現碳納米管精細結構的控制。

依據化學氣相沉積原理可以開發出不同的量化生産裝備,包括流化床和浮動催化生長體系等,其中,浮動催化法一般用于提供碳納米管薄膜樣品,而流化床法更容易實現碳納米管産量的放大,因而成為當下碳納米管商業化普遍采用的裝備。

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粉體産品存在代際差,高端産品享受溢價。

碳管的産品持續升級推動其漿料價格持續提升,以天奈科技為例,其第一代2021Q1-Q3均價僅為2.82萬/噸,而第三代均價達到6/噸,産品價格差距明顯。

不同代際産品除了催化劑配方不同,也需要對流化床爐體設計進一步改進,對設備要求更高。

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粉體制備工藝較為複雜,規模化顯著降本。

碳管環節粉體的制備工藝複雜,單萬噸投資額約10億/萬噸,漿料單萬噸投資額約為0.5億/萬噸。

從成本結構來看,原材料丙烯、液氮為大宗化學品,曆年價格保持穩定,影響粉體單噸成本核心來源于規模化(産能利用率)。

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碳管粉體易團聚,分散技術是第三個難點。

單根碳納米管為一維納米材料,必然同時表現出納米尺度的強團聚效應和纖維狀一維材料的交結糾纏現象,影響導電性能,因此需分散後以漿料的形式供應。

碳管的分散難度大,因此對碳納米管導電劑生産企業分散技術提出較高的要求。

分散技術的核心在于分散劑的選擇、分散方法和設備的使用。像碳納米管這樣的零維納米顆粒團聚體的分散方法主要包括研磨、高能球磨、超聲波處理、添加表面活性劑、多種方法綜合處理方式等。

石墨烯碳管複合&高長徑比加大分散難度,進一步提高壁壘。

石墨烯與碳管複合比表面積都較大,常用石墨烯複配碳管的石墨烯比表面積更大,導緻混合漿料更難分散,高長徑比在分散中要保持碳管的結構不被破壞,也需要更難的分散技術,因此用長期看,分散技術難度持續提升。

分散提供漿料,為碳管進一步增值。由于碳管難分散,分散工序為碳納米管提供進一步增值空間,進一步提升了碳管的單噸盈利。

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NMP 為漿料的核心成本,降本來源于布局回收。

一般主流的碳管漿料從質量占比看,粉體、NMP、分散劑分别約為 5%、93%、2%。從成本占比看 NMP 約占到成本的 60%~70%(取決于 NMP 價格),布局 NMP 回收具有很好的性價比,回收兩次(假設無損耗)100%情況下,單噸成本将從全部外采的 3 萬/噸下降至1.1 萬/噸。

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二、公司:專注導電材料,引領行業發展

2.1 營收穩健增長,盈利水平領跑行業

業務穩紮穩打,營收穩健增長。公司在2016年至2021年 Q1-Q3 公司營收持續增長,營收和淨利 5 年複合增長率分别為 29%和 62%。

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其中,2017年淨利虧損系客戶堅瑞沃能資金鍊出現問題,公司計提 0.7 億減值損失所緻,2020年淨利增速下滑系疫情影響,2021年前三季度公司業績實現高增。

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公司毛利率維持高位,盈利能力強勁。

2016年-2021年 Q3 公司綜合毛利率分别為49%/42%/40%/48%/39%/34%,呈現小幅下降趨勢,整體維持在40%左右。

其中,碳納米管粉體毛利率60%-85%之間波動,碳納米管導電漿料毛利率在30%-50%之間波動。

公司毛利率處于較高的水平,領先同行業公司,凸顯較強盈利能力。

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2.2 産能拓張加強規模優勢,布局 NMP 回收進一步降本

可轉債募投,産能建設加速。

2022年 1 月 27 日公司向不特定對象發行可轉換公司債券募集資金 8.3 億元,用于全資子公司常州天奈2021年啟動碳基導電材料複合産品生産項目,建成後達50000噸的導電漿料、5000噸導電塑料母粒以及 3000 噸碳管純化加工的生産能力。

預達産後新增主營業務收入 23.25 億元,新增淨利潤 31954.18 萬元,内部收益率 28.77%,靜态投資回收期 5.97 年。

公司目前在建粉體合計 6000 噸、漿料合計 76000 噸、導電母粒 7000 噸。

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布局 NMP 回收,有望進一步降本。

公司布局 4.5 萬噸 NMP 回收項目,根據債券募集說明書,我們預計21Q2回收項目已逐步投産爬坡,随公司 NMP 回收率持續提升,公司漿料成本将進一步降低,提升盈利水平。

2.3 堅持研發立身,産品&客戶持續拓展

管理層技術背景深厚,秉持研發立身理念。

公司的管理人員在碳納米管生産和技術研發等方面有豐富的經驗,公司創始人鄭濤是物理學博士,公司創建之初即專注于導電碳材,目前核心管理層擁有至少十幾年的行業經驗,能夠深刻把握産業發展趨勢。

高度重視研發投入,研發費用持續高增。公司持續投入大量資金和人員進行新産品、新技術的研發,研發投入逐年提高,研發費用率保持較高水平。

2018-2020年研發費用率穩定在 5%左右,2020年達 5.97%。

此外,公司研發技術人員持續攀升,從2018年的 40 人增至2021年 Q3 的 96 人,占比達 18.75%。

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手握核心技術專利,産品持續疊代。

公司秉承“生産一代,儲備一代、研發一代”的産品策略,已經形成了三代性能不斷提高的碳納米管産品。

目前公司已完成對第四代、第五代産品的布局,第四代超長定向寡壁和單壁碳納米管産品即将量産,正在研發第五代單壁碳納米管産品,預計2023年實現量産。

公司第一代産品是與清華大學魏飛教授合作開發的納米聚團流化床宏量制備碳納米管技術,居于國際領先水平。

第二代之後,公司開始獨立研發,目前專利布局涵蓋碳納米管催化劑的制備、碳納米管漿料用分散設備、碳納米管純化設備、NMP 回收系統等核心工序。

立足锂電材料,産品不斷延伸。

2022年 1 月 25 日公司向不特定對象發行可轉換公司債券募集資金,拟新增第四代碳納米管導電漿料 5000 噸産能。

此外,在導電塑料領域,公司碳納米管導電母粒産品已經完成部分客戶認證;在芯片制造領域,公司高純碳納米管産品已經開始送樣測試。

公司客戶結構優質,海外客戶有望拓展。

公司主要客戶覆蓋 CATL(甯德時代)、ATL(新能源科技)、比亞迪、中航锂電等頭部電池廠商。

CATL 增長顯著,份額從 2018 年 6%提升至 2021 年 Q1-Q3 的 18.21%。

海外如日韓目前仍以炭黑為主,碳管産業發展較慢,随高鎳三元逐步放量,公司三代産品有望進一步導入,拓展海外客戶增量。

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三、 盈利預測及估值

3.1 盈利預測

1)漿料業務:下遊碳管需求持續高增,我們預計 21-23 年公司漿料出貨量分别為 3.3 萬噸、6.6 萬噸、12.6 萬噸。NMP 價格預計下行,帶動公司漿料均價有所下降,預計 21-23 年分别為 4.1 萬元/噸、4 萬/噸、3.7 萬/噸,對應 21-23 年收入為 13.6 億/26.5 億/46.4 億。

22 年我們預計公司 NMP 回收比例進一步擴大&規模化效應放大,推動毛利率提升,預計毛利率 21-23 年分别為 34%/35.5/35%。

2)其他業務:公司其他業務體量較小,主要為粉體收入、NMP 加工等,我們預計粉體業務 21-23 年小幅增長,23 年導電母粒開始貢獻收入增量。

3)費用假設:公司内部管理較為成熟,業務發展較快。因此假設 21- 23 年銷售費用率/管理費用率較 21 年 Q1-Q3 持平基礎上小幅下降,研發費用率在 21Q1-Q3 基礎上小幅提升,21-23 年分别為 3.7%/3.8%/3.8%。

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3.2 估值

我們采用 PE 估值法對公司進行估值,選取了恩捷股份、甯德時代、璞泰來同行可比公司,其2021/2022/2023年的PE均值為75.4/43.6/30.9倍。

公司在碳管持續的疊代領先,龍頭地位有望不斷強化,深度受益下遊碳管加速滲透并積極延伸新應用領域打開成長空間。

我們預計2021-2023公司歸母淨利潤分别為2.99、6.02、10.51億,對應EPS為1.29、2.59、4.52元,對應 PE 為119.7、59.5、34.1倍,給予公司 22 年 70 倍估值,對應目标價為182 元。

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四、風險提示

下遊需求不及預期風險。公司導電劑業務主要由下遊新能源汽車需求驅動,如下遊新能源汽車銷量不及預期,公司業務發展可能不及預期。

行業競争格局惡化風險。導電劑行業目前競争格局優異,有競争格局惡化的風險。

産能建設不及預期風險。公司導電劑産能投放迅速,具有一定的資金壓力和市場開拓壓力,如遇融資等問題,産能釋放或受限。

新客戶拓展不及預期風險。公司導電劑業務具有較大的産能釋放,需要新客戶消化,如客戶開拓不及預期,産能難以消化。

産品疊代未保持領先風險。導電劑具有持續疊代的産品特性,如公司無法保持産品持續疊代領先,業務發展或受限。

限售股解禁&可轉債轉股風險。公司IPO原股東将于2022年9月解禁5281萬股,公司可轉債項目轉股日期為2022年8月。

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