碳纳米管产业化应用的进程加快 未来碳纳米管行业​发展前景如何

• 黄婷 2023年12月5日 来源：互联网 452 23
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目前，碳纳米管行业的发展十分迅速。目前的主要制造技术包括电化学沉积法、气相沉积法、热解法等，其中电化学沉积法和气相沉积法是主要的商业生产技术。在各个国家中，美国、中国和日本的碳纳米管产业相对成熟，有大量的生产企业以及相关技术的研发机构。同时，欧洲、韩

碳纳米管行业

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2-20nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种，其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。

目前，碳纳米管行业的发展十分迅速。目前的主要制造技术包括电化学沉积法、气相沉积法、热解法等，其中电化学沉积法和气相沉积法是主要的商业生产技术。在各个国家中，美国、中国和日本的碳纳米管产业相对成熟，有大量的生产企业以及相关技术的研发机构。同时，欧洲、韩国、俄罗斯等国家也在积极发展碳纳米管产业。碳纳米管行业将继续蓬勃发展，有望成为众多领域中的核心材料之一。

全球经济快速增长对能源的需求量很大，相应的能源环境问题刺激了人们对于清洁可再生能源的研究和探索。超级电容器结合了传统电容器的长循环寿命和电池的高能量密度的特点，可作为一种储能装置用于多种电器设备，其研究重点主要集中在电极材料上。

碳纳米管因其纳米结构的形态、规则的孔隙率和电学性质，很适合作为双电层电容器中的电极材料。M.Saghafi等人通过直流等离子体增强化学气相沉积法在高掺氮硅衬底上生长垂直排列的碳纳米管(VACNTs)，用其作为超级电容器电极，与之前类似研究相比，通过这种方法制造的VACNT电极具有更好的电极电容，且倍率性能优异。在0.5MKCl水溶液电解质中，制备的VACNT电极和纠缠碳纳米管(ECNT)电极的比电容分别为70和8F·g-1。与ECNT电极相比，VACNT电极具有更高的比电容。

随着微电网的发展和新能源汽车的普及，超级电容器正在被大规模研究开发。市场需求推动了超级电容器材料，特别是电极材料的发展。为了获得高功率密度、高能量密度和长寿命的超级电容器，电极材料必须具有大比表面积、高比电容、高电导率和强稳定性。未来超电容电极材料的发展趋势将是混合型超电容电极、无粘接剂电极以及柔性超级电容器电极的研发。此外，以金属有机骨架为代表的新材料有望从物理结构和反应机理等方面提高超级电容器的关键性能，这将进一步推动超级电容器的发展。

据中研产业研究院《2024-2029年中国碳纳米管市场现状及未来发展趋势预测报告》分析：

目前碳纳米管虽然在理论上和实验室中已经证实有广泛的应用空间，但由于专利保护、与下游应用对接难度大等因素，碳纳米管规模化量产短期内还无法实现;碳纳米管生产企业如果没有制备、提取、分散等相应的核心技术或生产工艺，将难以生产具备竞争力的产品。

碳纳米管导电剂作为锂电池电池的关键辅材之一，其质量与锂电池的性能、安全性息息相关，下游锂电池企业对导电剂供应商有严格的考察程序，考察周期长。作为一种新型材料，碳纳米管自被发现以来就因为其优异的电学、力学、化学等性能，在多项领域中显示出巨大的应用潜能。目前公司生产的碳纳米管相关产品主要应用于锂电池领域。同时，公司也在积极拓展碳纳米管在导电塑料、芯片等其他市场的应用。但作为一种新型材料，碳纳米管相关复合材料在产业化过程中，依然受技术成功应用的不确定性、技术效果的不稳定性、制造成本较高等多种因素的影响，可能导致公司提供的产品不能完全满足客户需求，碳纳米管在其他领域的应用不能有效快速普及，进而给公司经营带来不利影响。

碳纳米管由于其制备工艺难度较大，尤其是批量制备形貌、结构稳定的碳纳米管存在一定的技术壁垒;同时，导电剂作为锂离子电池的关键原材料之一，下游客户对其产品质量、性能有较高的要求，因此目前国内能够批量生产碳纳米管导电剂的企业较少，目前国内企业主要包括深圳市三顺纳米新材料股份有限公司、青岛昊鑫新能源科技有限公司、惠州集越纳米材料技术有限责任公司、深圳市德方纳米科技股份有限公司、无锡东恒新能源科技有限公司、深圳市金百纳纳米科技有限公司、深圳市纳米港有限公司等企业。

国内的碳纳米管企业也在此时进入了快速发展阶段，已经有三顺纳米、天奈科技和德方纳米3家碳纳米管企业上市。新能源汽车普及、5G换机潮和锂电池导电剂国产化将拉动碳纳米管行业高速增长。碳纳米管是性能优异的新材料，其大规模商业应用需求最主要来自锂电池和导电塑料领域，其中来自锂电池的需求超过80%。工业化生产碳纳米管常用化学气相沉积法(CVD法)。

碳纳米管产业化应用的进程加快

目前国内外均有材料厂商布局碳纳米管。国内主要生产企业包括天奈科技、道氏技术、德方纳米、三顺纳米、集越纳米、中科纳米、无锡东恒等，国外主要生产企业包括OCSiAl、LG化学等。国内碳纳米管行业竞争格局十分明朗，天奈科技凭借技术积累、高研发投入、稳定客户关系以及一体化布局等，2021年市场份额约43.4%，稳居行业龙头。虽然炭黑在未来依旧是市场主7流的锂电池导电剂，但是随着碳纳米管产能的不断扩张，依靠其优异的性能，渗透率将持续上升，预计到2025年碳纳米管渗透率有望达到28%。

世界范围内来看，生产碳纳米管的公司规模都不大，很少有碳纳米管粉体生产规模超过千吨级的，还谈不上靠生产规模形成优势，资本壁垒还不是很高。

从碳纳米管供应区域来看，产能主要集中在亚太地区，主要参与国家包括中国、韩国和日本，其次为北美和欧洲。按照国家来看，中国是碳纳米管最大供应国，其中天奈科技上市后一举成为全球最大的碳纳米管生产企业。

为满足未来锂电池行业碳纳米管导电浆料产品及导电塑料行业碳纳米管产品市场需求的增长，天奈科技上市以来总共三次募集资金，所投资项目均涉及导电浆料扩产。

碳纳米管产业化应用的进程加快，使得该领域的知识产权保护越发重要。事实上，由于Hyperion公司在导电塑料领域的专利提前布局，阻碍了国际大公司在许多领域的研发，碳纳米管在相当长的时间内，仅在相机套筒等少数场合获得应用。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，未来以碳纳米管为代表的新型导电剂性价比和渗透率将逐步提升。

如果想要了解更多中国碳纳米管市场详情分析，可以点击查看中研普华研究报告《2024-2029年中国碳纳米管市场现状及未来发展趋势预测报告》。

报告在总结中国碳纳米管发展历程的基础上，结合新时期的各方面因素，对中国碳纳米管的发展趋势给予了细致和审慎的预测论证。报告资料详实，图表丰富，既有深入的分析，又有直观的比较，为碳纳米管企业在激烈的市场竞争中洞察先机，能准确及时的针对自身环境调整经营策略。

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