公司主要从事纳米级碳材料及相关产品的研发、生产及销售,是一家具有自主研发和创新能力的高新技术企业,产品主要包括碳纳米管粉体、碳纳米管导电浆料、石墨烯复合导电浆料、碳纳米管导电母粒等,主要应用于锂电池、导电塑料等领域,并最终应用在新能源汽车、3C产品、储能电池等产品中,公司所处的行业为国家产业政策重点发展和扶持的新材料、新能源产业。
根据证监会实施的《上市公司行业分类指引》(2012年修订)规定,公司业务属于“C制造业”大类中的“C26化学原料和化学制品制造业”。
碳纳米管行业的上业包括设备供应商和原材料供应商两大类。其中,设备供应商主要提供各类工具、机器设备等;公司生产的碳纳米管及相关复合材料产品的主要原材料包括NMP、丙烯、分散剂、液氮等化工产品。上业大部分原料市场处于充分竞争状态,行业发展充分,对碳纳米管行业的发展是有利的。
公司的碳纳米管及其相关产品作为导电剂的原料之一,主要应用于锂离子电池领域。锂电池是一类依靠锂离子在正负极之间穿梭来达到充放电目的的化学电池,由于其具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命、大充放电倍率等优势,已经被广泛应用于新能源汽车、3C产品(计算机、通讯和消费类电子产品)以及储能电池领域。
锂电池的主要材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。导电剂作为一种关键辅材,可以增加活性物质之间的导电接触,提升锂电池中电子在电极中的传输速率,从而提升锂电池的倍率性能和改善循环寿命。由于近年来政策推动、技术趋于成熟、产业配套趋于完善等因素驱动,我国新能源汽车产业的快速发展,动力锂离子电池出货量快速增长,行业未来拥有广阔的市场空间和发展潜力。
碳纳米管为管状的纳米级石墨晶体,是单层或多层的石墨烯层围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管状结构,一般分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管。碳纳米管具有非常优异的力学、电学、热学等性能,现已凭借其优异的导电性作为一种新型导电剂应用于锂电池领域,用以提高锂电池的能量密度,提升锂电池的循环寿命性能。碳纳米管的长径比、碳纯度作为影响导电性的两个核心指标,直接决定了碳纳米管的产品性能,碳纳米管管径越细,长度越长,导电性能越好。公司采用的纳米聚团流化床宏量制备碳纳米管技术工艺制备的碳纳米管呈现粉末状,因此被称为碳纳米管粉体。
纯碳纳米管导电浆料全部由碳纳米管粉体分散溶剂等其他原材料混合搅拌、研磨而制成;石墨烯复合导电浆料按配比7:3添加碳纳米管粉体、石墨烯与分散溶剂等其他原材料混合搅拌、研磨而制成,其主要应用于磷酸铁锂锂电池领域。纯碳纳米管导电浆料和石墨烯复合导电浆料的工艺流程基本一致,均需经过分散及预分散、研磨、成品包装等工序。
公司石墨烯产品主要配合碳纳米管产品使用。目前,石墨烯和碳纳米管作为新型材料被纳入国家战略布局,随着技术进步及商业化应用加速,行业发展前景良好。公司不单独生产石墨烯粉体产品,而是在生产石墨烯复合浆料的过程中,先采购膨胀石墨,经过物理剥离、分散后在溶剂中制备出石墨烯,再加入碳纳米管粉体直接制备成石墨烯复合导电浆料。
公司建立了供应商管理、采购管理及采购流程管理制度等一套严格、完整的采购管理流程,对供应商的经营能力、资金能力、生产资质、产品质量等因素进行综合考虑,经过小批量试用采购且合格后,将其列入公司合格供应商体系中,按订单需求与合格供应商签订采购合同。公司与主要客户合作多年,熟悉客户的需求和采购周期,销售部日常紧密跟踪客户的需求并制定销售计划。
公司生产部以销售部的销售计划为基础安排生产计划,采购部门根据生产计划所需原料及原料安全库存量制定采购计划并组织采购。统一对生产原材料、辅助材料和其他物资进行采购,以确保公司生产、运营有序健康的进行。
公司主要产品为碳纳米管粉体及碳纳米管导电浆料。公司碳纳米管粉体产品的生产周期(从原料投入生产开始,经过加工,到产品完成、验收入库为止的全部时间)一般约为5天,部分高端产品为20-30天;碳纳米管浆料产品全部由公司自产的碳纳米管粉体产品和分散剂溶解、分散、研磨而成,该生产周期一般约为3天。
公司采取以销定产结合需求预测的生产模式,以保证生产计划与销售情况相适应。公司销售部门提供实际订单情况以及销售预测,生产部结合当前的库存物料、生产设备、生产人员等实际情况安排生产计划。
报告期内,部分高端产品对纯度要求较高,需要经过多道提纯,由于公司集中有限场地和资源建设了重要生产工序环节,故将部分碳纳米管粗粉委托外部单位进行初步纯化,以减少碳纳米管粗粉杂质含量。公司将初步纯化后碳纳米管粗粉收回后,进一步纯化后用于制作碳纳米管导电浆料。
公司销售以直销为主,经销为辅。公司的产品目前主要应用于锂电池领域,公司客户为国内主流锂电池生产企业,其对电池原材料供应商有严格的考核标准。公司客户在选择供应商时,需要对候选供应商进行较长周期的评估认证,并经过多轮的样品测试,全面考核候选供应商的产品质量、供货能力后,公司方能进入客户的《合格供应商名录》中。一旦通过客户的认证,正式成为客户合格供应商后,客户将向公司定期采购相关产品。
公司与长期合作的客户签订产品销售的框架协议,约定供货方式、结算方式、质量保证等条款;客户根据需求在实际采购时向公司发出订单,约定产品规格、数量、价格、交期等信息,供需双方根据框架协议及订单约定组织生产、发货、结算、回款。
公司在研发方面主要以自主研发为主,以合作研发、委托研发的方式为补充。目前公司在镇江、设立了研发基地,建立了内外协同的研发体系,构建了完善技术研发制度和奖励机制,围绕既有的核心技术以及工艺,发挥技术与研发优势,结合市场导向,进行基础研发和产品创新。
公司结合主要产品、竞争优势、核心技术、自身发展阶段以及国家产业政策、市场供需情况、上下游发展状况等因素,形成了目前的经营模式。报告期内,上述影响公司经营模式的关键因素未发生重大变化,预计未来短期内将保持相对稳定。
碳纳米管作为一种新型材料,目前主要作为新型导电剂应用于动力锂电池领域;目前公司行业主要有以下趋势:
高工产研锂电研究所(GGII)调研数据显示,2021年中国锂电池市场受动力电池以及储能电池需求增长带动,出货量达到327GWh,同比增长129.7%。其中,储能电池出货48GWh,同比增长196%;动力锂电池出货量为226GWh,同比增长183%。GGII预计2025年,中国动力(600482)锂电池市场规模将达到1070GWh,全球动力电池市场规模将达到1550GWh,从而带动上游材料的应用需求。
动力电池增势强劲的主要原因是:(1)国内新能源终端需求大幅上升,企业加速排产,带动对动力电池需求快速增长;(2)受国家发布新能源汽车路线等多项利好政策,新能源产业链需求充满乐观,下游终端主机厂对上游电池企业加大采购量,间接拉动出货量快速上升;(3)国内以CATL为代表的企业加大海外布局,带动动力电池出口增加。
据人民网报道,2021年全球新能源汽车销量再创新高,达到675万辆,同比增长108%。其中,中国新能源汽车市场持续突破,产销同比增长160%以上,销量达352万辆。2021年中国新能源汽车渗透率为13.4%,增长超预期,预计将继续保持快速增长态势。
其次,新能源汽车在智能化、网联化等风潮推动下,本身具有更高科技含量,并且新能源汽车车型也逐渐多样化,这使得消费者有购买意愿增加;充电桩、充电地图等日常配套基础设施日趋完善,新能源汽车的实用性提高,终端消费者认可度增加。
传统车企也纷纷加快新能源汽车领域布局:新发布的双积分政策,加之国家对禁售传统燃油车已经提出明确信号,结合双碳政策发布,未来将有更多传统车企开始切入新能源汽车领域,加速布局新能源汽车。随着新能源汽车产业恢复增长,GGII预计未来中国动力锂电池市场也将重回快速增长轨道,到2022年,中国动力锂电池出货量将达到450GWh。
受益于动力电池快充等性能升级需求,带动整个锂电材料体系的升级要求,例如高镍、三元和硅碳负极的普及使用,未来以CNT为代表的新型导电剂性价比和渗透率将逐步提升。中国电力企业联合会表示,大功率充电技术目标是近期满足10分钟至15分钟实现充电80%,未来功率将达到900kW。缩减充电时间是电动产品提升便捷性的必要因素,是动力和数码电池领域未来发展方向,目前数码电池倍率性能达到1.5C,动力电池倍率性能达到4-5C,倍率性能的提升推动碳纳米管导电剂用量的提升。
综合看来,2021年中国动力电池市场仍以炭黑为主,以碳纳米管为代表的新型导电剂市场份额快速提升,头部动力电池企业在碳纳米管产品应用领域渗透率正在快速提升。
据高工产研锂电研究所GGII预计,到2025年,碳纳米管导电浆料在动力电池领域占比将达61%,碳纳米管导电浆料渗透率提升,主要受动力电池高镍化以及硅碳使用量提升带动,加之市场对快充技术的推广与应用的加快,进一步有助于提升碳纳米管产品的使用。
(1)纳米聚团流化床宏量制备碳纳米管技术解决了碳纳米管无法连续化宏量制备生产的难题作为纳米级基础材料,碳纳米管自被发现以来凭借其优良的性能已成为化学及材料学领域的研究热点。但受制于连续化宏量制备的难题,碳纳米管在很长一段时间内不能被有效商业化推广。清华大学“基于纳米聚团流化原理的高纯度碳纳米管批量制备基础研究”,从理论层面提供了碳纳米管连续化宏量制备的相关方。公司前身开曼天奈通过独占许可的方式取得上述相关发明专利的独占许可使用权。公司在清华大学的理论基础上,经过近五年的时间终于开发并掌握了纳米聚团流化床宏量制备碳纳米管的产业化技术,彻底解决了碳纳米管连续化宏量制备生产的世界性难题。
①流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应或液固相反应的反应器。流化床具有高效传质传热的特点,并具有生产效率高的显著特征。目前,流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。公司已陆续建成多套不同容积尺寸的流化床反应器群组,可以保证天奈科技碳纳米管的产能处于世界领先地位。
②在保证生产效率高的前提下,碳纳米管流化床制备技术也能满足差异化碳纳米管的量产需求。公司采用的制备碳纳米管的方法,从催化剂加入,到裂解烷烃在催化剂表面生长碳纳米管,再到碳纳米管产出,都有针对性的设计要求,可以实现碳纳米管制备单台反应器产量最大,同一型号碳纳米管产品的性能稳定和品质可控。
③公司具有生产碳纳米管用的流化床的设备设计能力。公司的流化床反应器已实现自动化控制,可以满足连续工业化生产的需求。关于流化床的温度、气压、气体流量和过程时间等核心工艺参数,都由公司按预先设定的程序执行和控制,瞬时失控均立刻报警提示。反应器的连续工作的状态有系统性评估,以最大程度地保证连续稳定的生产,既保证产量最大产出,也保证产品品质稳定,实现对碳纳米管产品性能及成本的有效控制。
2017年5月,公司与全球第四大化工企业SABIC公司签署技术授权协议,授权SABIC公司使用天奈科技的大批量生产碳纳米管的专利和专有技术,用于SABIC公司自己的下游产品中。
二、公司是最早成功将碳纳米管通过浆料形式导入锂电池的企业之一,推动了碳纳米管在锂电池领域的广泛运用
在碳纳米管作为导电剂应用于锂电池的推广初期,相关生产企业一般是将碳纳米管以粉体的形式供给锂电池厂商试用,但导电效果并不理想。在此种状况下,碳纳米管在锂电池电极材料中没有有效地分散开,依然处于聚团状态,降低了碳纳米管的导电性能。
针对上述情。