导电剂:导电炭黑国产替代加速，碳纳米管渗透率不断提升

1、导电剂可以减少电阻，提升充放电效率。

在电极浆料中少量添加可提高电极材料的电子导电性，在活性物质之间、活性物质与集流体之间可以起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻并加速电子的移动速率，也能有效提高锂离子在电极材料中的迁移速率，从而提高电极的充放电效率。

在石墨负极材料中，在锂离子多次嵌入和脱嵌过程中，石墨颗粒体积发生膨胀和收缩，随着循环次数增加，石墨颗粒之间接触减少出现空隙，使得石墨负极导电性下降，因此需要添加导电剂填补石墨颗粒之间的空隙，保持循环稳定性，并且快充趋势提升带动导电剂的添加比例进一步提升；在硅基负极中，硅基负极导电性差，将进一步拉动高性能导电剂需求提升，且硅基负极的体积膨胀严重会促使导电网络的破坏，因而需要构建一个长程的导电网络。

2、导电剂一般可分为金属系、金属氧化物系、碳系、复合导电剂等

其中碳系导电剂应用最为广泛。导电剂加入锂离子电池后要求不能参加电池中的氧化还原反应，因此要有很高的抗酸碱腐蚀能力。碳系导电剂相比其他导电剂还具有低成本，质量轻等特点，因此应用范围最为广泛。碳系导电剂主要为导电炭黑、导电石墨为代表的常规导电剂和以碳纳米管、石墨烯为代表的新型导电剂，当前常规导电剂仍为市场主流。

3、不同的导电剂各自在成本、导电性能、吸液性能等方面具备优势。

1) 导电炭黑可与活性材料形成点对点接触，有利于电解质的吸附提高离子电导率，添加量在3%左右，是一款高性价比的导电材料，但导电性能相对一般且依赖进口，目前导电炭黑主要分为导电炭黑、超导炭黑 (乙快黑、Super P等) 、特导炭黑 (科琴黑等) ；

2) 碳纳米管可分为单壁管和多壁管两类，纤维结构能够与活性材料点对线接触，在电极活性材料中形成连续的导电网络，充当“导线”的作用，有利于提高电池容量、倍率性能、电池循环寿命、降低电池界面阻抗等；

3) 石墨烯具有片状二维结构，与活性物质形成点对面接触，可以最大化的发挥导电剂的作用，减少导电剂的用量，从而增大活性物质比例，提升锂电池容量，在加入量较小的情况下，石墨烯能够更好地形成导电网络，效果远好于导电炭黑;

4) 石墨导电剂为颗粒度更小的人造石墨，孔隙和比表面积更加发达，可与活性材料形成点对点接触，有利于改善极片颗粒的压实密度以及提高离子和电子电导率，同时用于负极可提高负极容量。

目前传统导电剂仍为主流，预计未来导电剂体系将从单一化走向多元化。目前以炭黑、导电石墨为代表的常规导电剂在中国已应用多年,根据GGII 数据显示，2020年炭黑占比约72%但主要依赖进口。2021年下游市场需求大爆发，全球导电炭黑供不应求给予国内企业国产化替代黄金窗口期，同时碳纳米管持续降本、下游认可度提升，渗透率持续稳步攀升。我们认为新型导电剂与传统导电剂并非绝对对立的关系，而是高度协同统一的关系，未来的导电剂体系将会是多元复合的。由于不同的导电剂各自在成本、导电性能、吸液性能等方面具备优势，同时不同导电剂复合使用所构建的导电网络更密集、更完整、有效降低导电剂与活性物质接触不充分的概率，起到相互补充、相互协同的作用，因此我们判断未来导电剂体系将朝着多元复合化方向演绎。

导电炭黑国产替代加速。2020年以前传统石墨以及炭黑导电剂市场几乎被产能规模大、具有先发优势的法国益瑞石、美国卡博特垄断,国内企业虽有布局但产品综合性价比较慢。2021年新能源车下游市场需求快速释放，由于全球大环境的不确定性以及严苛的环保政策限制，海外导电炭黑企业扩产保守，全球导电炭黑供需紧张，为国内企业提供国产替代的黄金机遇期，国内企业在逐步实现技术突破之后、国产化率不断提升。国内代表厂商黑猫股份自主研发的鲤电池专用导电炭黑已实现量产，在多家锂电池头部企业通过验证测试，审厂及后续量采事宜正在稳步推进中，2023年6月锂电级导电炭黑开始小批量供货。

硅基负极快速渗透带动单壁碳纳米管需求提升。碳纳米管根据石墨烯层数差异可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。单壁碳纳米管是最适合硅基负极的导电剂，主要由于:1) 导电性好: 单壁碳纳米管的一维结构更易搭建有效导电网络，弥补硅基负极导电性差的问题: 2)机械性能强: 单壁碳纳米弹性强度高，在硅基材料体积膨胀时紧密连结材料颗粒，减少活性物质脱落，提高负极材料结构稳定。碳纳米管主要制备方法为气相沉积法，技术壁垒高、客户认证周期长。目前国内天奈科技、道氏技术、中科院成都有机所等企业已经能够实现实验室制品，产业化进度加速。

文章来源：电池技术TOP+

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