最近随着《三体》电视剧的播出，一种名为“纳米飞刃”的纳米材料引起了广泛关注，如同一根蚕丝细的它，却可以成为世界上最锋利的刀。

其实，纳米飞刃的原型就是碳纳米管。上世纪90年度出现，也被誉为“二十世纪最神奇的纳米材料”之一。它由碳原子构成，其排布像一根细长的水管，跟金刚石和石墨的构造还是有着本质的区别，所以性能也存在巨大差异。

碳纳米管的优异性能让众多玩家纷纷布局，不少资本也赶来“报到”，碳纳米管未来可会成为下一个风口？

一、碳纳米管行业前景

目前，亚太地区已成为碳纳米管的主要生产地和消费地。中国是一个快速发展的国家，拥有许多新兴应用，如储氢、超导体、滤波器和电容器，中国为愿意投资于不断增长的应用领域的行业参与者提供了许多机会，中国还有廉价的原材料、低生产成本以及迎合当地新兴市场的能力，见证了电子和半导体最终用途行业对碳纳米管的需求增加。

全球碳纳米管生产企业已超百家，年产能超万吨。需求端来看，全球汽车电动化已是大势所趋，预计2025年全球锂电池需求接近1.4TWh。碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料。可用于电子与半导体、储能、化学材料和聚合物、医疗、结构复合材料及其他领域。

目前，全球碳纳米管市场主要参与者是有韩国LG化学、美国卡博特、日本昭和电工株式会社，中国江苏天奈科技股份有限公司和中国科学院成都有机化学有限公司也是全球知名的碳纳米管研发和生产机构，中国在全球碳纳米管领域的参与程度也比较高，同时中国也是全球主要的碳纳米管消费国。未来，随着中国新能源汽车动力电池、电子、半导体、医疗、材料等行业的不断发展，中国对碳纳米管的需求将快速增长。

历经这么多年的起起伏伏，大浪淘沙，碳纳米管行业终于在中国初步实现了产业化。行业普遍认为，碳纳米管产业已经走出风险较大的探索期，步入成长期，并展现出千亿级规模的下游应用市场潜力。

在渗透率、需求提升以及龙头企业示范传导等三驾马车并行驱动下，中国碳纳米管市场增长空间广阔。数据显示，截至2019年我国碳纳米管产业产值规模为17亿元，同比上年增加4亿元，预计到2023年有望突破30亿元大关。

二、导电剂领域，实现替代？

聊到碳纳米管，就不得不说导电剂。作为锂电池中的重要物质，导电剂能提高电子的迁移速率，保证电池拥有良好的充放电性能。传统的导电剂主要是导电石墨和炭黑，而近些年随着一些技术难关被逐渐攻破，像碳纳米管这样的导电剂走上舞台。

从目前的产业化节奏来看，在碳纳米管中加入颗粒状导电剂，往往能使其性能产生1+1>2的导电效果。同时，受益于下游的高增长（2022年国内动力电池装车量已经接近300GWh，同比增逾九成，产量也增加了1.5倍），导电剂的整体出货量预计也只增不减。

碳纳米管目前的渗透率，也已经超过了20%。此外据笔者了解，超过90%的中高端数码锂电池玩家已使用碳纳米管，比如比亚迪、比克电池等都是它的追随者。开篇笔者提到的几个玩家增加碳纳米管的产量，也几乎都是布局锂电池导电剂赛道的。

据专业机构预测，三年后碳纳米导管电浆料需求量将达60万吨，市场规模超过35亿元，复合增长率超过40%。看来，大家谁也不想丢掉争夺黄金的先机。

三、格局与壁垒

格局：行业集中度高，二线企业竞争加剧

行业集中度进一步提升，未来二线企业竞争可能加剧。

随着碳纳米管作为新型导电剂开始逐步被锂电池生产企业接受，更多相关生产企业进入市场，从2021年出货量看，排名前五的企业分别为天奈科技、集越纳米、卡博特（2020 年 4 月收购三顺纳米）、青岛昊鑫（道氏技术子公司）和无锡东恒，2021 年行业 CR5 达到 86.6%.相比 2017 年行业集中度进一步提升。

展望未来，头部企业有望凭借技术和客户等优势巩固优势，而随着更多企业进入碳纳米管行业，未来二线企业面临竞争可能加剧。

壁垒：碳纳米管具备多重技术壁垒，原材料占比高

碳纳米管的研发难点主要在于碳纳米管管径和管长的控制方法及各项性能指标的测试，包括催化剂的制备研发、碳纳米管积碳生长研发、碳纳米管应用研发 3 个方面。

催化剂的研发工艺：

（1）溶解：硝酸铁、硝酸镁、硝酸铝、硝酸锰等完全溶解于纯水（通常为过渡金属）；

（2）沉淀：加入氨水使硝酸盐生成金属氢氧化物沉淀，化学反应式为 MNO3+NH3H2O—>MOH+NH4NO3（其中 M 代表:铁、锰、铝等金属）；

（3）焙烧：将沉淀反应生成的氢氧化物分解成金属氧化物的催化剂，达到催化剂产品的要求后进入到下部工序，化学反应式为 2MOH—>M2O+H2O。

碳纳米管积碳生长研发：原理为采用气相沉积法（CVD）研发制备碳纳米管，主要生成机理为：碳源气体丙烯在高温 700℃左右吸附到金属催化剂上后碳源反应裂解生成碳原子，当其中碳的浓度达到一定程度后过饱和析出，在催化剂颗粒四周上生长成规则排列的管状石墨层结构的碳纳米管。生长碳纳米管的化学方程式为：2C3H8—>C6（碳纳米管）+8H2 。

碳纳米管的应用研发（导电浆料）：主要是制备碳纳米管的高效分散溶液，溶剂主要为有机溶剂 N-甲基吡咯烷酮（NMP），适量添加分散剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）来加强分散效果。碳纳米管由于是尺度很小的纳米材料，比表面积大，呈聚集状态，而在其它材料体系中应用最关键就是要把碳纳米管完全分散到非聚集的“单根状态”，目前最好的分散手段是高速研磨和超声分散。

原材料价格占比高，上游易受 BDO 影响。

根据天奈科技 2020 年成本构成情况，碳纳米管浆料的原材料成本占比高达 70%，原材料主要为 NMP、丙烯、分散剂、液氮等，其中 NMP 占比高达 89%。NMP 成本占比高，且 NMP 主要原材料 BDO（1,4-丁二醇）为大宗化工产品，因此碳纳米管成本受原材料成本波动较大。

2021 年锂电池市场需求旺盛导致上游原材料 NMP 供不应求，另外 BDO 上游电石受到环保限制，供应不足，从而导致 NMP 价格出现大幅上涨，碳纳米管企业成本端普遍承压，而天奈科技通过子公司新纳环保自行回收并生产 NMP，较好地平滑了原材料 NMP 价格波动的风险。

四、赛道春天，或刚开始

打开碳纳米管的产业链，上游原材料成本占比超过了70%，受原材料的价格波动比较大，比如2021年上游化工产品NMP（甲基吡咯烷酮）曾短暂的供不应求，其价格上涨严重压缩了碳纳米管的利润空间。

在原材料占比较高的时候，如果能实现产业链一体化，则能更好平滑成本曲线，这是亘古不变的商业逻辑。

此外，碳纳米管研发的难点包括碳纳米管管径和管长的控制方法，催化剂、纯化等技术壁垒较高，这也为其导电性的效果打下坚实的基础。

从目前的竞争格局来看，天奈科技（688116）凭借多年的技术和客户优势，占据了碳纳米管导电剂市场的头把交椅，CR5也高达90%，集中度也逐年增加，也从侧面印证了极高的研发壁垒让不少后晋的中小玩家胆寒。从天奈科技去年的财务状况看，前三季度盈利3.3亿元，同比增长了61%，成为借助下游新能源实现自身高速发展的典型案例之一。。

相较于传统的导电剂，碳纳米管凭借其优异的性能脱颖而出，但是较高的成本也是摆在众多玩家面前的问题，这也是不少投资者关注的重点之一。

但从笔者的分析来看，这两年碳纳米管的经济性已经开始显现。

做个简单的数学题。从2021年的数据看，碳纳米管的竞品炭黑到底年已经涨到了10万元/吨，碳纳米管粉体的均价已经降到了20万元/吨。而通常在正极材料中，碳纳米管的导电性能好，所以添加的量也比较少（比如仅有1%），而炭黑需要添加3%左右。这样一来，对于下游的电池玩家来说，碳纳米管和炭黑的总成本已经相当。

所以，随着碳纳米管市场的逐步放量，玩家们才敢放心大胆地花重金扩产能。这条赛道的春天，或许才刚刚开始。

文章来源： 星空财富BJ，中研网，远瞻智库