信达证券-化工新材料行业:高盟新材-190422

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本周行业观点
国内碳纳米管的成功商业化应用—导电浆料
碳纳米管(Carbon nanotube,CNTs)为管状的纳米级石墨晶体,是单层或者多层石墨片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结构(按石墨片层数分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管),最早于 1991年由日本 NEC 公司的科学家发现。
碳纳米管是一种各向异性的一维介质,其每层碳原子是 SP2 杂化,电子能在管壁上高速传递,根据管径不同呈现出特殊的导电性能-金属性或者半导体性;石墨片层结构的组成使其有极高的热稳定性和优异的导热性能;单壁碳纳米管的 C-C 共价键,其模量与金刚石相当,强度理论值是钢的 100 倍,而其高长径比的一维结构可弯可拉伸而具有良好的弹性;较大的比表面积,特殊管道结构及多壁管之间的层隙,被认为具有良好的储氢潜力。碳纳米管一系列特殊的力学、电磁学、热学、化学性能,其一经发现就被在诸如场效应晶体管、传感器、发光显示等应用领域寄于厚望。然后由于大量获得高纯的碳纳米管非常困难,成本很高,同时碳纳米管在宏观应用中的表现与其单体微观性能也有差异,当初科学家为纳米碳管所描绘的一些列尖端应用尚未普遍实现。
国内从 2012 年后尝试将碳纳米管应用于散热涂层,针对发热供暖应用的碳纳米管制品已经成功取得商业化应用。而随着电动汽车产业的大规模发展,以碳纳米管材料作为核心材料的导电浆料在锂电池制备领域的应用也获得突破。
锂电池主要材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜,而导电剂是一种关键辅材(约占物料成本的 5%),可以增加活性物质之间的导电接触,提升电子在电机中的传输效率,从而提升锂电池的倍率性能改善循环寿命。目前导电剂主要添加于正极材料,而未来高容量硅碳负极材料替代石墨负极也将需要导电剂辅助改善电性能。
目前常用的锂电池导电剂包括炭黑类、导电石墨类、VGCF(气相生长碳纤维)等传统导电剂和碳纳米管、石墨烯等新型材料。相对于传统导电剂点接触,碳纳米管导电剂添加后主要形成线性接触网络,有更好的导电性能;其添加量仅为传统导电剂的 1/6-1/2,提升正极活性物质填充量,有利于提高电池能量密度;导电炭黑、VGCF 等材料目前基本依赖进口,原材料受制于人。国内天奈科技、三顺纳米、青岛昊鑫、集越纳米等公司突破碳纳米管及导电浆料的生产技术,已经进入比亚迪、CATL、天津力神等龙头电池厂商供应体系。根据高工锂电统计,2018 年国内碳纳米管导电浆料出货量约为 2.6 万吨,目前国产导电剂占比仅 31%,还有较大的进口替代空间。高工锂电预测到 2023 年全球碳纳米管导电浆料需求将达到 19.06 万吨,保持 40.8%的年复合增长,产值将超过 50 亿元。2018 年,天奈科技碳纳米管导电剂出货量约超过 7800 吨,这一块业务实现营收 3.25 亿,公司已经于 2019 年 3 月提交科创板 IPO 招股说明书。碳纳米管导电浆料应用领域具备产生几家新材料上市公司的可能
本期【卓越推】组合:高盟新材(300200)。