⼀、锂电池导电剂⾏业简介
导电剂材料是锂离⼦电池的重要组成部分,对锂离⼦电池的电化学性能起到重要的作⽤。适量的导电剂加⼊电极后,能够有效提⾼电极内部的电⼦转移率。
⽬前市场上的主要锂电池正极材料如磷酸铁锂、钴酸锂、三元材料等,本⾝的电导率很低,作为锂电池的正极⼜需要具备良好的电导性,因此需要在其内部掺杂⼀些导电剂来提⾼其内部的电导性。 由于导电剂本⾝不具备锂离⼦的存储,添加过多不仅增加成本,⽽且会降低电池的体积能量密度,因此在形成有效的电导性的前提下,应尽量减少导电剂的⽤量。常见的导电剂主要有优盟导电炭⿊、导电⽯墨、碳纳⽶管、碳纤维、⽯墨烯等。
炭⿊:是⽬前使⽤最为⼴泛的导电剂,主要采⽤有机物(天然⽓、重油等)不完全燃烧或受热分解⽽得到,并通过⾼温处理以提⾼其导电性与纯度。炭⿊作为导电剂其粒径⼩,⽐表⾯积⼤,导电性特别好,缺点是价格较⾼,难以分散。
导电⽯墨:基本为⼈造⽯墨,与负极材料⼈造⽯墨相⽐,作为导电剂的⼈造⽯墨具有更⼩的颗粒,⼀般为3-6微⽶,且孔隙和⽐表⾯积更发达,简单讲就是技术要求⽐负极⽯墨⾼。这类产品的⽐表⾯积适中,但导电性较差。
碳纳⽶管:其作为近年来新兴的导电剂,⼀般直径在5纳⽶左右,长度达到10-20微⽶,它不仅能够充当“导线”的作⽤,同时还具有双电层效应,相当于超级电容器可以发挥⾼倍率特性,缺点是⽐表⾯积较⼤,不易分散。
碳纤维:其作为导电剂,⽐表⾯积很⼩,利于分散,但粒径较⼤,不利于导电性的提升。
shlr⽯墨烯导电剂:⽯墨烯导电剂是近两年来发展出来的新型导电剂,其在加⼊量较⼩的情况下,就能更好的形成导电⽹络,效果要远好于导电炭⿊等传统导电剂。由于⽚层较厚的⽯墨烯会阻碍锂离⼦的扩散⽽降低电导率,因此⼀般采⽤6-9层⽯墨烯最为适宜。
⼆、⾏业展望
尽管⽬前业内应⽤最⼴泛的还是传统类型的导电剂,但新型导电剂碳纳⽶管和⽯墨烯研究持续⽕热,随着产品逐步产业化,⼤有取代传统导电剂之势。碳纳⽶管和⽯墨烯新型材料的研究⼤多仍处于前期阶段,许多⾼级应⽤尚未实现。
⽬前国内最先得以产业化的是它们的粉体材料,粉体材料保有它们良好的导电特性,经过⼀定的处理,可作为导电添加剂加⼊电极中,提⾼电极的导电性能。新型导电剂与劣势传统导电剂相⽐,最⼤的在于价格。酸雨采样器
在未来的3到5年内,⽯墨烯和碳纳⽶管导电剂的价格预计会逐步降低,虽然和传统导电剂相⽐在短期内仍存在价格劣势,但由于其性能的优异,颇受⼤型动⼒电池企业的青睐,并且随着未来动⼒电池⾏业的集中度逐步提⾼,导电剂作为锂电池⾥⽤量较⼩的原料,其技术敏感性要远⼤于价格敏感性。
三、导电剂产业现状分析
因为锂电池导电剂本⾝的⽤量较⼩,⼀般为正极材料质量的1.5%,按照2016年全球31.35万吨正极材料的产量来计算,锂电池导电剂的需求量也只有4700吨左右。因此我们在进⾏导电剂产业现状分析时,采⽤对主要导电剂产品如炭⿊、导电⽯墨、碳纳⽶管、⽯墨烯导电剂等细分市场分析的⽅法进⾏分析。
1.炭⿊市场
炭⿊主要作为橡胶增强剂使⽤,⽤于汽车轮胎等制造,此外还当颜料(油墨、塑料、涂料⽤)、电池⽤导电剂、催化剂载体、超硬质合⾦材料等。
根据⽇本出版的《炭⿊年鉴》2014年版的数据表明,2013年全球炭⿊产量为1172.5万吨。根据中国橡胶协会炭⿊分会数据,2016年我国炭⿊产量411万吨(我国⽣产炭⿊的上市公司有⿊猫股份、龙星化⼯、永东股份,三者产能合计约为70万吨)。
看到上⾯这两个数据我们很容易发现,炭⿊⾏业属于⼤宗商品类,根据不完全数据统计,全球炭⿊约有70%⽤于轮胎的制造,20%⽤在其他橡胶,其余不到10%则⽤于塑料添加剂、染料、印刷油墨等⼯
业。因此对于导电剂⽤炭⿊来讲,其⽤量在炭⿊的总产能中可以忽略不及,因此这⾥我们也没有对其讨论的必要性。
标定2.导电⽯墨
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导电⽯墨属于⽯墨的⼀种细分产品,根据相关⾏业数据统计2016年全球⽯墨产量约为120万吨,中国⽯墨产量约为78万吨,因此这个细分产品也是属于⼤宗商品类,导电⽯墨⽤于锂电池导电剂的部分也可忽略不计。
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3.碳纳⽶管
碳纳⽶管导电浆料作为⼀种新型锂离⼦电池导电剂,能够提⾼电池的导电性能,添加量也⽐常规的炭⿊导电剂少60%-70%,同时能降低粘接剂的⽤量,对锂离⼦电池能量密度有明显的提升作⽤。 根据⾼⼯产研锂电研究所(GGII)调研显⽰,2016年中国碳纳⽶管导电浆料产量同⽐增长73.7%,达15100吨(注:以碳纳⽶管粉体出售的产品,以5%固含量换算成碳纳⽶管导电浆料统计),换算成碳纳⽶管粉末产量约为755吨,根据德国拜⽿相关信息其⽬前碳纳⽶管产能约为500吨,因此不管怎么算,对于碳纳⽶管导电浆料⾏业来讲整个⾏业的供给⽬前是略⼤于需求的,因此这⾥就不再浪费⽂笔进⾏分析了。
4.⽯墨烯导电浆料
⽯墨烯,被誉为“新材料之王”,科学家甚⾄预⾔它将“彻底改变21世纪”。⽯墨烯在锂离⼦电池导电剂⽅⾯的推⼴使⽤,对提⾼锂离⼦电池的性能有显著的帮助。例如,⽯墨烯可⼤幅提升锂离⼦电池的效能,理论上讲,⽤⽯墨烯电极做负极,动⼒锂电池的充电时间将从2⼩时缩短到10分钟。
虽然业内对于⽯墨烯的性能从未产⽣怀疑,但在具体应⽤⽅⾯,⾏业内企业⼜⾯临了各种问题,因此这⾥我们就不再对⽯墨烯的各种理论性能给⼤家吹嘘。从我们长期对⽯墨烯⾏业的跟踪情况来看,⽬前国内将⽯墨烯应⽤于锂电池导电浆料的企业只有青岛昊鑫(虽然诸如宁波墨西、上海新驰、第六元素、厦门凯纳等都宣布可以量产,但除了厦门凯纳近期宣布千吨级⽯墨烯导电浆料即将量产外,其他⼏家对于产量都是闭⼝不谈)。
四、产业发展前景分析
在⾏业发展趋势上,我们认为随着动⼒电池⼚商的集中度越来越⾼,其在导电剂的需求⽅⾯,将更加注重产品性能,⽽⾮价格,因此作为新兴导电剂的碳纳⽶管和⽯墨烯导电剂,将逐步成为未来的趋势。
从锂电池导电剂所涉及的⼏⼤细分产品(包括优盟导电炭⿊super p、⽯墨、碳纳⽶管、⽯墨烯等)的⾏业现状我们可
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从锂电池导电剂所涉及的⼏⼤细分产品(包括优盟导电炭⿊super p、⽯墨、碳纳⽶管、⽯墨烯等)的⾏业现状我们可以发现,在炭⿊、⽯墨、碳纳⽶管领域,前两者属于⼤宗商品,产业投资机会并⾮锂电池导电剂主导需求主导。
在碳纳⽶管领域全球的供给量是远⼤于⽬前以及未来⼏年的需求量的,因此我们认为碳纳⽶管导电剂⾏业的产业投资机会在于⽬前已经成功切⼊⼤型动⼒电池⼚商供应链的相关企业。
在⽯墨烯导电剂领域,由于⽬前⽯墨烯⾏业成本的问题,与传统导电剂相⽐,在价格上是不占优势的,因此我们认为其产业投资机会和碳纳⽶管导电剂类似。