天奈科技更新之单壁碳管
【核心要点】
近期市场对导电剂特别是天奈竞争格局颇多担忧，诸如XX入局做碳管了，XX在B客户份额提升了，XX开始做粉体了等。我们观点如下：
1、碳纳米管不同于锂电主材发展多年、工艺成熟，碳纳米管本身还在技术迭代，产品端和成本端均有发展空间，这个阶段对龙头公司来说更重要的是技术进步、产品迭代，而不是将精力浪费在低端市场上打价格战。
2、单壁碳纳米管符合大圆柱-硅负极+快充两大产业趋势，是碳管产业产品&技术进步的方向。
1）硅负极
硅负极应用最大的问题是膨胀导致电池循环寿命低，单壁碳纳米管可覆盖硅颗粒表面并在硅颗粒之间建立高度导电和持久的连接，形成发达的网络。根据单壁碳纳米管龙头OCSIAL的数据，在内含20％SiO的负极中添加单壁碳纳米管可实现以下性能：
• 能量密度：高达300Wh/kg和800 Wh/l；
• 循环性能：在1500次循环后，仍可保持80％以上的容量；
• 快充性能：实现高达4C的充电（主流动力一般在1-2C）。
2）正极快充
在磷酸铁锂正极浆料中添加0.25%单壁碳管（SWCNT）比，所得复合正极仍然具有良好的倍率性能（在 10 C 充电/放电率下，超过110 mA h g-1）。
3、单壁碳管目前处于产业化初期，技术、成本、市场空间发展潜力大。工业化量产至今10年不到，目前全球产能不足百吨，大批量量产的的难点在于连续化生产和纯度的提升，价格高昂（1000万元/吨以上），未来降本放量空间大。此外其应用不仅仅是在锂电池，可用于运输、航空航天、建筑、采矿、电子、纺织，堪称万能的工业调味剂。
4、目前单壁碳管全球龙头系OCSIAL（产能占比全球97%），天奈在快速跟进，产品性能和产能逐渐靠近OCSIAL，看好天奈国产替代和在单壁管市占率提升逻辑。
1）产能：天奈预计在23年开始批量供货，24、25年产能规模有望超过OCSIAL
• OCSIAL：目前单壁碳纳米管粉体年产能为80-90吨，计划投资3亿美元进行扩产，可将OCSiAl目前产能提高数倍，预计25年投产。
• 天奈：22年11月份单壁碳管产能开始投产，预计23年有效出货产能在20-30吨，24年再扩100吨，则24年产能达130吨。
2）产品性能：天奈在纯度、比表面积、G/D比上与OCSIAL已经接近
• OCSIAL：管径1.6nm，管长大于5um，长径比可达到3000，比表面积高可达到900cm2/g。G/D比（价单壁碳纳米管结构的有效的方式）90（实际大多数在50），是市面上G/D比最高的，也就意味着导电性能最好。
• 天奈：根据公司20年的单壁管FT2000产品数据，管径2-4nm，管长5-10um，纯度在85%（纯化前），比表面积450cm2/g，G/D比在40。
3）天奈单壁管市场利润弹性：23-25年在8%、22%、28%。
• 我们预计天奈科技23、24年单壁管产能达30、130吨，假设23-25年出货在25、110、250吨（按7%、10%、14%的渗透率推的全球需求在115、242、526吨），单价1000、900、800万元/吨，40%净利率下贡献利润1.0、4.0、8.0亿元，利润弹性在8%、22%、28%。
【正文】
单壁管：万能工业调味品碳纳米管的巅峰之作
碳原子可以以不同的方式结合在一起，从而产生了许多具有不同物理性质的碳的同素异形体。已知的同素异形体包括石墨、金刚石、富勒烯、纳米管和石墨烯， 后三者多为人造。其中，碳纳米管（CNT）是具有优异的电学、力学、化学稳定性、热学性能，下游应用广泛+添加量少，堪称万能工业调味品。
碳纳米管是由石墨片层卷曲而成的圆柱形结构，根据石墨层的数目不同，分为单壁和多壁碳纳米管，性能上单壁>多壁。单壁碳纳米管直径更小、长径比更大，理化性能更优、导电性能更好、添加量更少（单壁一般在0.01-0.1%，多壁在0.1-1%）、对能量密度和循环寿命提升效果更为明显。
单壁碳纳米管搭配硅负极可完美兼顾锂电池能量密度、循环寿命、快充性能。硅负极理论克容量是石墨的10倍，可大幅提升锂电池能量密度，但容易膨胀导致电池循环寿命低，单壁碳纳米管可覆盖硅颗粒表面并在硅颗粒之间建立高度导电和持久的连接，形成发达的网络。根据单壁碳纳米管龙头OCSIAL的数据，通过添加其单壁碳纳米管可生产内含20％SiO的负极：
• 能量密度：高达300Wh/kg和800 Wh/l；（OCSiAl研发结果表明，添加单壁碳纳米管后可以将负极中的SiOX含量提高到90％，助力实现能量密度350Wh/kg）
• 循环性能：在1500次循环后，仍可保持80％以上的容量。
• 快充性能：实现高达4C的充电（主流动力一般在1-2C）。
单壁碳纳米管可显著提升正极倍率性能，从而提升整个电池的快充性能。研究表明在高活性材料含量（95％重量百分比的LiFePO4/C）的正极体系中研究了聚合物-SWCNT 复合粘合剂的特性。即使浆料中单壁碳管（SWCNT）的添加量低至0.25%重量百分比，所得复合正极仍然具有良好的倍率性能（在 10 C 充电/放电率下，超过110 mA h g-1）。
单壁碳管还可用于运输、航空航天、建筑、采矿、电子、纺织，是万能的工业调味剂。
单壁管：尚处于大规模量产初期，远期降本空间大
碳纳米管自发现至今仅60余年，单壁碳纳米管工业化量产至今10年不到，目前全球产能不足百吨。
1976年，日本科学家远藤守信在奥尔良大学进行研究时发现了纳米管。
数十载的研究证实，单壁碳纳米管可以作为地球上大多数材料的通用添加剂。然而，单壁碳纳米管直到最近才应用于工业生产，由于没有大规模生产的技术，因此，价格高。
2013年，OCSiAl研发了首个工业合成单壁碳纳米管的技术。
2014年，OCSiAl单壁碳纳米管价格高达15万美金/kg，产能在100kg。
目前全球单壁碳管龙头OCSIAL年产能在80-90吨，占据全球97%的产能。
单壁碳管工业化生产中难以做到连续化生产、对设备要求高，大批量量产工艺尚处于探索中。天奈科技在其《一种寡壁碳纳米管纤维束及其制备工艺》专利中提到：目前采用等离子体/直流辉光等离子化学气相沉积方法制备碳纳米管等，在实际生产中难以做到连续生产，且所需的设备制造 要求高，热损失严重，实际温度低，反应区的温度场不均匀。且制得的碳纳米管纤维的纯度较 低，制备过程使用的设备使得碳纳米管纤维的产量小，难以工业化生产。
从专利看，天奈的单壁管更合适的称法是寡壁管，是单壁、双壁、三层壁的混合物。寡壁 碳纳米管纤维束包括单壁碳纳米管纤维、双壁碳 纳米管纤维和三层壁碳纳米管纤维，双壁碳纳米 管纤维和三层壁碳纳米管纤维的占比总和小于 65%，余量为单壁碳纳米管纤维；碳纳米管纤维束 产物的TGA纯度≥85%，无定形碳含量≤5%。
天奈科技：单壁管领域奋起直追，未来有望和OCSIAL形成双寡头垄断格局
OCSiAl集团总部位于卢森堡，是全球专业的单壁碳纳米管制造商。在美国、欧洲、中国、俄罗斯、印度、日本和韩国等国家拥有450多名员工。天奈科技是全球碳纳米管龙头，此前主营多壁碳纳米管（产品已经迭代至第三代），目前正加速研发两产单壁碳纳米管。
我们简单对比了OCSIAL和天奈单壁碳管产能、产品、专利情况如下：
1、产能：天奈预计在23年开始批量供货，24、25年产能规模有望超过OCSIAL
• OCSIAL：目前单壁碳纳米管粉体年产能为80-90吨，占全球单壁碳纳米管生产能力的97%。计划投资3亿美元进行扩产，可将OCSiAl目前产能提高数倍，预计25年投产。
• 天奈：22年11月份单壁碳管产能开始投产，预计23年有效出货产能在20-30吨，24年再扩100吨，则24年产能达130吨。
2、产品性能：天奈在纯度、比表面积、G/D比上与OCSIAL已经接近
• OCSIAL：管径1.6nm，管长大于5um，长径比可达到3000，比表面积高可达到900cm2/g。G/D比（价单壁碳纳米管结构的有效的方式）90（实际大多数在50），是市面上G/D比最高的，也就意味着导电性能最好。
• 天奈：根据公司20年的单壁管FT2000产品数据，管径2-4nm，管长5-10um，纯度在85%（纯化前），比表面积450cm2/g，G/D比在40。
投资建议：重点推荐单壁管新技术带来估值溢价的天奈科技
天奈目前还未正式出货单壁碳管，但往后看估值和利润弹性大。
从估值看，OCSIAL在2021年末表示估值23亿美金（折合人民币150亿）。
从利润弹性看，目前多个下游客户在测试天奈的单壁管产品且反馈较好，给了公司很大的规划，产品处于供不应求状态，因此我们按有效产能预计出货，23年有效出货产能在20-30吨，24年再增加100吨（新基地），故我们预计23-25年出货为25、110、250吨，单价1000、900、800万元/吨，40%净利率下贡献利润1.0、4.0、8.0亿元，利润弹性在8%、22%、28%。
