2018年中國新型導電劑行業(yè)市場現(xiàn)狀、發(fā)展優(yōu)勢及競爭格局分析[圖]

     一、市場現(xiàn)狀

    導電劑是添加在鋰離子電池電極中，以建立更高效的導電網(wǎng)絡(luò)，提高電池倍率性能和循環(huán)壽命的一種材料：與傳統(tǒng)的鉛酸（leadacid）、鎳鎘（Ni-Cd）和鎳氫（Ni-MH）電池等相比，鋰離子（Li-ion）電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、質(zhì)量輕、自放電小、無污染、無記憶效應等突出特點，已廣泛應用于移動電話、照相機、小型攝像機、筆記本電腦等3C數(shù)碼領(lǐng)域，作為動力電源在電動車中得到推廣，還將在儲能電站、智能電網(wǎng)、軍事、航天航空等領(lǐng)域逐步滲透。

    新型導電劑材料性能優(yōu)于傳統(tǒng)材料，碳納米管+石墨烯復合導電劑阻抗最低，在單一材料導電劑里碳納米管導電劑性能最優(yōu)。不同材料的導電劑體系阻抗不同，阻抗越低，代表導電性能越好。在單一材料導電劑里，碳納米管導電劑阻抗最低，性能最好，而石墨烯導電劑單獨使用時效果較差，主要是由于GN的二維片狀結(jié)構(gòu)，會對Li+產(chǎn)生位阻效應，只有片徑小于或等于活性物質(zhì)粒徑時，位阻效應才可以忽略；在復合材料導電劑里，碳納米管+石墨烯復合導電劑阻抗最低，性能最好，同時也可發(fā)現(xiàn)石墨烯配合顆粒狀或線狀導電劑使用時導電性能得到大大加強。

不同導電劑的阻抗對比

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國導電劑行業(yè)市場供需模式及發(fā)展前景規(guī)劃報告》

    在實際應用中，炭黑作為傳統(tǒng)的導電劑工藝已經(jīng)相當成熟，應用非常廣泛，價格比較穩(wěn)定，添加量一般比較大。石墨導電劑基本為人造石墨，顆粒比較大，有更好的壓縮性和分散性，可改善極片顆粒的壓實性能，同時用于負極更可提高負極容量，一般配合炭黑使用。隨著新能源汽車對鋰電池能量密度和續(xù)航里程要求的提高，導電性能更加優(yōu)異的碳納米管和石墨烯等新型導電劑越來越受到重視。相比傳統(tǒng)導電劑，新型導電劑對電池容量、倍率、循環(huán)有更加明顯的改善。

常用導電劑性能對比

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    新型導電劑價格雖比傳統(tǒng)導電劑高，但添加量更小，隨著技術(shù)與工藝的成熟，未來應用前景良好：電極中的導電劑添加量需適當，含量太低會導致電子導電通道不足，不利于大電流充放電；含量過高則會降低活性物質(zhì)的相對含量，使電池容量降低。數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)炭黑導電劑在正極漿料中的添加比例在3%左右，而新型導電劑碳納米管和石墨烯的添加比例則能降低至0.5%~1.0%。雖然新型導電劑粉體價格比傳統(tǒng)導電劑要高許多，但要達相同導電性能，用量僅為傳統(tǒng)導電劑的1/6~1/2。加上其導電性能極佳，能使鋰電池循環(huán)過程中保持良好的電子和離子傳導，從而大幅提升鋰電池的循環(huán)壽命，符合鋰電池特別是動力鋰電池對更高能量密度的要求。因此，隨著新型導電劑生產(chǎn)技術(shù)與工藝的愈發(fā)成熟，未來應用會越來越廣泛。

2018年不同導電劑價格

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    動力鋰電池對能量密度的要求提高，新型導電劑替代傳統(tǒng)導電劑的趨勢已經(jīng)確立，未來碳納米管導電劑增長空間最大：目前制約新能源汽車發(fā)展的一個重要原因就是續(xù)航里程問題，而提升鋰電池的能量密度，增加同等重量的電池提供的帶電量，是解決續(xù)航里程問題最有效直接的手段。2017年2月，我國工信部、國家發(fā)改委、科技部、財政部四部委聯(lián)合發(fā)布《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》指出：到2020年，新型鋰離子動力電池單體比能量超過300wh/kg；系統(tǒng)比能量力爭達到260wh/kg、成本降至1元/wh以下。目前鋰電池正負極材料體系的能量密度面臨一定瓶頸，各鋰電池企業(yè)在研發(fā)正負極新材料體系的同時，均開始探索通過其他材料提升鋰電池能量密度。碳納米管憑借其較高長徑比的特性，相較于炭黑、石墨能夠進一步提高鋰電池的倍率性能，并可以通過更少的添加量來提升正極活性物質(zhì)含量，從而提升鋰電池能量密度。隨著三元正極材料成為主流的趨勢，適用于該正極材料的碳納米管導電劑會比適用于磷酸鐵鋰正極材料的石墨烯導電劑需求增長更快。因此，新型導電劑尤其是碳納米管導電劑未來替代效應顯著，將進入快速增長期。中國動力鋰電池用碳納米管導電劑滲透率將由2018年的31.8%提升至2023年的82.2%，5年間增長50.4%；中國數(shù)碼電池用碳納米管導電劑滲透率將由2018年的18.0%提升至2023年的31.9%。

中國動力鋰電池用導電劑滲透率

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

中國數(shù)碼電池用導電劑滲透率

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    傳統(tǒng)導電劑高度依賴進口，新型導電劑以國產(chǎn)為主，導電劑國產(chǎn)化率逐年提高：在碳納米管等新型導電劑出現(xiàn)前，炭黑類、導電石墨類等傳統(tǒng)導電劑在鋰電池中已經(jīng)應用多年，技術(shù)已經(jīng)相當成熟。目前國內(nèi)炭黑市場以生產(chǎn)低端產(chǎn)品為主，滿足不了高端市場需求，高端導電炭黑市場仍然依賴進口，鋰電池用炭黑導電劑超過九成來自國外企業(yè)，市場上主流的傳統(tǒng)導電劑如SP、乙炔黑、科琴黑、KS等主要來自于美國卡博特（Cabot）、瑞士特密高（TIMCAL）、日本獅王（Lion）、日本電氣化學和日本昭和電工等企業(yè)。這些國外企業(yè)控制著傳統(tǒng)導電劑的市場話語權(quán)，因此中國鋰電池企業(yè)在傳統(tǒng)鋰電池導電劑方面長期處于依賴進口的狀態(tài)。

    與傳統(tǒng)導電劑高度依賴進口態(tài)勢大不相同，近年來國內(nèi)許多公司開始介入新型導電劑研究，并不斷改進生產(chǎn)技術(shù)以及推進規(guī)模化應用，得到許多下游鋰電池廠商接受，國產(chǎn)導電劑已經(jīng)逐步替代進口導電劑，改善了原有導電劑材料依賴進口的局面。我國鋰電池導電劑市場的國產(chǎn)化率已經(jīng)由2014年的12.9%提升2018年的31.2%，呈現(xiàn)逐年穩(wěn)步提高的趨勢。

2014-2018年中國鋰電池導電劑國產(chǎn)化率變化情況

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    二、國產(chǎn)新型導電劑優(yōu)勢

    1.碳納米管和石墨烯等納米材料是我國戰(zhàn)略前沿重要研究領(lǐng)域

    碳納米管和石墨烯等納米材料是國家戰(zhàn)略前沿重要研究領(lǐng)域：《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》中明確要求：“推動戰(zhàn)略前沿領(lǐng)域創(chuàng)新突破，加快突破新一代信息通信、新能源、新材料、航空航天、生物醫(yī)藥、智能制造等領(lǐng)域核心技術(shù)。”《中國制造2025》提出要高度關(guān)注顛覆性新材料對傳統(tǒng)材料的影響，做好超導材料、納米材料、生物基材料等戰(zhàn)略前沿材料提前布局和研制，加快基礎(chǔ)材料升級換代。我國對石墨烯的研究和應用開發(fā)高度重視，僅科技部國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）就先后立項三項；2015年11月，工業(yè)和信息化部聯(lián)合國家發(fā)改委、科技部出臺了《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，強調(diào)要突破石墨烯材料規(guī)?；苽涔残躁P(guān)鍵技術(shù)?！吨攸c領(lǐng)域技術(shù)路線圖（2015年）》中提出石墨烯產(chǎn)業(yè)“2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模，2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億”的發(fā)展目標。

納米材料的國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策

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    2.我國在碳納米管和石墨烯領(lǐng)域具有扎實的基礎(chǔ)研究基礎(chǔ)和充足的專利技術(shù)成果

    我國在碳納米管領(lǐng)域的專利申請量為世界第一。從“十五”期間開始，我國納米材料呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢頭，根據(jù)“十三五”國家重點出版物《納米材料前沿——碳納米管》一書，我國自2013年開始，在納米科技領(lǐng)域發(fā)表的SCI論文數(shù)量超過美國，躍居世界第一。在專利數(shù)量方面，1996年至2016年我國在碳納米管領(lǐng)域?qū)＠暾埩亢嫌?5719件，2000年起該專利申請數(shù)量的爆發(fā)性增長得益于在前期研究積累的基礎(chǔ)，同時也受碳納米管技術(shù)得到業(yè)界重視程度的影響，特別是受美國2000年1月實施的國家納米技術(shù)計劃（NNI）的帶動。

    我國在石墨烯領(lǐng)域發(fā)表的研究論文數(shù)、專利數(shù)均為世界第一。我國在石墨烯領(lǐng)域發(fā)表的研究論文數(shù)、申請的專利數(shù)均為全球第一。截至2018年6月，中國受理的石墨烯專利申請總量為46076件，國內(nèi)申請43586件，占比94.6%，國外申請2490件，占比5.4%，主要來源于美國、韓國、日本和德國。由我國本土申請的石墨烯專利始于2006年，并自2010年開始爆炸式增長，2018年我國受理的專利申請量高達13658件，研究熱度至今不減。在專利技術(shù)來源方面，中國的石墨烯最早優(yōu)先權(quán)專利占比達66.6%，其次是韓國、美國和日本，占比分別為12.3%、9.7%和3.1%，來源于中國的石墨烯專利已大幅領(lǐng)先于其他國家/地區(qū)。

中國受理的石墨烯專利數(shù)量年度變化趨勢

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

石墨烯技術(shù)專利最早優(yōu)先國家/地區(qū)分布

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    3.我國在碳納米管和石墨烯領(lǐng)域的宏量制備技術(shù)處于國際先進序列

    碳納米管的合成方法主要有電弧放電法、激光蒸發(fā)法和化學氣相沉積法。其中，電弧放電法的反應溫度高，碳納米管的生長速率快、制備參數(shù)不易調(diào)控，所以通常難以實現(xiàn)對其精細結(jié)構(gòu)的控制。激光蒸發(fā)法因為設(shè)備昂貴、復雜等原因，現(xiàn)在已經(jīng)較少使用?；瘜W氣相沉積法是將含碳的化合物分解提供碳源，然后在催化劑的作用下實現(xiàn)碳納米管的生長。由于化學氣相沉積法的生長溫度較低、參數(shù)易于調(diào)控、成本較低、產(chǎn)量較高，在碳納米管的可控制備方面已顯示出優(yōu)越性。目前，采用化學氣相沉積法已經(jīng)實現(xiàn)碳納米管的批量制備，我國在這方面處于國際先進序列，主要碳納米管生產(chǎn)企業(yè)均采用了基于化學氣相沉積法批量制備碳納米管的工藝。

    4.中國是全球最大鋰離子電池生產(chǎn)國，國產(chǎn)新型導電劑產(chǎn)品配套和公司服務能力強

    將新型導電劑以粉體的方式應用于鋰電池的效果并不理想，導電劑容易在極片中發(fā)生團聚，因此導電劑企業(yè)一般將新型導電劑進行分散，以漿料的方式提供給鋰電池廠商，實現(xiàn)商業(yè)化及產(chǎn)業(yè)化。因此新型導電劑存在粉體制造和粉體分散的技術(shù)壁壘，一方面，導電漿料要求制備的粉體純度較高、導電性能優(yōu)異，且能穩(wěn)定、批量生產(chǎn)；另一方面，生產(chǎn)企業(yè)需要掌握將粉體有效分散制備漿料的技術(shù)，從而導入鋰電池。同時，導電劑的供給往往不是產(chǎn)品的單一形式，還包括配套的服務，生產(chǎn)企業(yè)一般會根據(jù)客戶的需求和所期望的產(chǎn)品性能，為其進行配方的設(shè)計和改進。鋰電池廠商對導電劑供應商基本采取認證采購模式，對供應商的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)品性能等配套能力和服務能力有較高要求。

    全球鋰離子電池產(chǎn)業(yè)主要集中在中、日、韓三國，從2015年開始，在中國大力發(fā)展新能源汽車的帶動下，中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模開始迅猛增長，2015年已經(jīng)超過韓國、日本躍居至全球首位，并逐步拉大差距。2018年全球鋰離子電池產(chǎn)量達200GWh，中國產(chǎn)量為124.2GWh，占比62.1%。因此，國產(chǎn)新型導電劑相較國外競爭對手的優(yōu)勢之一就在于，中國是全球最大鋰離子電池生產(chǎn)國，國內(nèi)企業(yè)能夠與客戶高效互動，快速反應，及時有效地掌握客戶需求，滿足客戶需要，直接為客戶提供配套的導電漿料。

    三、競爭格局

    作為符合鋰電池特別是動力鋰電池需要的導電劑，碳納米管導電漿料不僅要求制備的碳納米管具有較高的長徑比、純度等優(yōu)良的指標，也對碳納米管導電劑生產(chǎn)企業(yè)分散技術(shù)提出較高的要求。同時，鋰電池企業(yè)對導電漿料供應商有嚴格的考察程序，全面評估其產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性、一致性以及持續(xù)供貨能力，考察周期較長，碳納米管導電漿料生產(chǎn)企業(yè)需要具備較強的綜合實力才能獲取客戶的信任。目前國內(nèi)生產(chǎn)新型導電劑的企業(yè)主要有青島昊鑫（道氏技術(shù)子公司）、天奈科技、三順納米、集越納米、德方納米、無錫東恒、金百納和納米港，只有青島昊鑫能夠同時實現(xiàn)石墨烯導電劑和碳納米管導電劑的規(guī)?；a(chǎn)，其他企業(yè)主要生產(chǎn)碳納米管導電劑。

國內(nèi)生產(chǎn)新型導電劑企業(yè)

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    中國碳納米管導電漿料行業(yè)集中度很高，按銷售額計算的CR8=94.7%，按出貨量計算的CR8=95.0%，碳納米管導電漿料產(chǎn)業(yè)市場結(jié)構(gòu)呈極高寡占型。2018年天奈科技碳納米管導電漿料產(chǎn)品銷售額及出貨量均位居行業(yè)第一，三順納米位居行業(yè)第二，青島昊鑫銷售額排第三，出貨量排第四。

2018年中國碳納米管導電漿料競爭格局（銷售額）

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

2018年中國碳納米管導電漿料競爭格局（出貨量）

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2018年中國碳納米管導電漿料競爭格局（出貨量）

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