2020年新型导电剂碳纳米管专题研究报告.pdf

目录 一 导电剂技术迭代加速，进入新型导电剂快速渗透期 二 大幅提升电池性能，碳纳米管优势明显 三 动力电池需求强劲，碳纳米管进入爆发期 四 建议关注：天奈科技 导电剂：锂电池材料重要组成部分，基本功能是导电 锂离子电池是依赖锂离子在正负极之间的转移进行充放电的二次电池 ，主要由正极、负极、隔膜 和电解液组成。导电剂则作为关键性的辅助材料 ，涂覆于正极材料和负极材料。 为什么要加导电剂？ 1. 锂电正常的充放电过程，需要锂离子、电子的共同参与，这就要求锂离子电池的电极必须是 离子和电子的混合导体，电极反应也只能够发生在电解液、导电剂、活性材料的接合处 ； 2. 正极活性材料多为过渡金属氧化物或者过渡金属磷酸盐 ，它们是半导体或者绝缘体，导电性 较差，必须要加入导电剂来改善导电性 ； 3. 负极石墨材料的导电性稍好，但是在多次充放电中，石墨材料的膨胀收缩，使石墨颗粒间的 接触减少，间隙增大 ，甚至有些脱离集电极，成为死的活性材料，不再参与电极反应 ，所以 也需要加入导电剂保持循环过程中的负极材料导电性的稳定。 图表1：活性材料和导电剂堆积的电极模型 资料来源： 《锂离子电池导电剂研究进展》张庆堂，方正证券研究所 导电剂：锂电池材料重要组成部分，基本功能是导电 导电剂核心作用：增加活性物质间的导电接触，提高电子电导率 为了保证电极具有良好的充放电性能 ，在极片制作时通常加入一定量的导电剂，在活性物质之 间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速 率。此外，导电剂可以提高极片加工性，促进电解液对极片的浸润 ，同时也能有效地提高锂离子 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锂电池的使用寿命。 图表2 ：锂离子电池材料构成 资料来源：德方纳米招股书，方正证券研究所 导电剂：锂电池材料重要组成部分，基本功能是导电  按照接触的导电形式，导电剂可以分为点接触导电网络、线接触导电网络和面接触导电网 络，包括了SP炭黑、导电石墨、 VGCF、碳纳米管和石墨烯。  炭黑类和导电石墨类属于传统导电剂， 他们的相关技术已经较为完善，价格低廉，且被广泛 应用于市场；  而VGCF、碳纳米管和石墨烯则属于新型导电剂，有着区别于传统导电剂的导电式网络，能更 好地提升电极材料的导电性能，从而降低了导电剂的添加量，提高活性物质的含量。 图表3：导电剂接触形式 传统导电剂 新型导电剂 资料来源： 高工锂电，方正证券研究所 导电剂仅占锂电池成本的2%  导电剂仅占锂电池成本的2%左右，牺牲部分小成本而获得材料克容量增大、循环性能更好等 优势成为下游锂电池厂商的权衡考虑。  导电剂的添加量服从“渗透阈值”理论，即导电剂在添加到一定量后在活性物质之间达到最 优的导电网络，继续添加则不能显著提升电极材料的导电性能 。传统炭黑导电剂在正极材料 中的添加量一般为 3% ，而新型导电剂因其高效的导电性能，一般可将添加量降低至 0.5- 1.0%。以传统的导电炭黑和碳纳米管进行对比 ，碳纳米管的添加量仅为炭黑的1/6-1/2。虽 然碳纳米管单价是炭黑单价的 10倍，但碳纳米管较低的掺杂量使得其总体花费为炭黑的 1.4- 5.5倍。 图表4 ：三元动力电池成本构成 图表5：磷酸铁锂动力电池成本构成 9% 9% 正极 18% 18% 正极 负极 负极 38%