碳納米管產(chǎn)業(yè)化應用的進程加快 未來碳納米管行業(yè)?發(fā)展前景如何

• 黃婷 2023年12月5日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 452 23
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目前，碳納米管行業(yè)的發(fā)展十分迅速。目前的主要制造技術包括電化學沉積法、氣相沉積法、熱解法等，其中電化學沉積法和氣相沉積法是主要的商業(yè)生產(chǎn)技術。在各個國家中，美國、中國和日本的碳納米管產(chǎn)業(yè)相對成熟，有大量的生產(chǎn)企業(yè)以及相關技術的研發(fā)機構。同時，歐洲、韓

碳納米管行業(yè)

碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結構(徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級，管子兩端基本上都封口)的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約0.34nm，直徑一般為2-20nm。并且根據(jù)碳六邊形沿軸向的不同取向可以將其分成鋸齒形、扶手椅型和螺旋型三種，其中螺旋型的碳納米管具有手性，而鋸齒形和扶手椅型碳納米管沒有手性。碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。

目前，碳納米管行業(yè)的發(fā)展十分迅速。目前的主要制造技術包括電化學沉積法、氣相沉積法、熱解法等，其中電化學沉積法和氣相沉積法是主要的商業(yè)生產(chǎn)技術。在各個國家中，美國、中國和日本的碳納米管產(chǎn)業(yè)相對成熟，有大量的生產(chǎn)企業(yè)以及相關技術的研發(fā)機構。同時，歐洲、韓國、俄羅斯等國家也在積極發(fā)展碳納米管產(chǎn)業(yè)。碳納米管行業(yè)將繼續(xù)蓬勃發(fā)展，有望成為眾多領域中的核心材料之一。

全球經(jīng)濟快速增長對能源的需求量很大，相應的能源環(huán)境問題刺激了人們對于清潔可再生能源的研究和探索。超級電容器結合了傳統(tǒng)電容器的長循環(huán)壽命和電池的高能量密度的特點，可作為一種儲能裝置用于多種電器設備，其研究重點主要集中在電極材料上。

碳納米管因其納米結構的形態(tài)、規(guī)則的孔隙率和電學性質(zhì)，很適合作為雙電層電容器中的電極材料。M.Saghafi等人通過直流等離子體增強化學氣相沉積法在高摻氮硅襯底上生長垂直排列的碳納米管(VACNTs)，用其作為超級電容器電極，與之前類似研究相比，通過這種方法制造的VACNT電極具有更好的電極電容，且倍率性能優(yōu)異。在0.5MKCl水溶液電解質(zhì)中，制備的VACNT電極和糾纏碳納米管(ECNT)電極的比電容分別為70和8F·g-1。與ECNT電極相比，VACNT電極具有更高的比電容。

隨著微電網(wǎng)的發(fā)展和新能源汽車的普及，超級電容器正在被大規(guī)模研究開發(fā)。市場需求推動了超級電容器材料，特別是電極材料的發(fā)展。為了獲得高功率密度、高能量密度和長壽命的超級電容器，電極材料必須具有大比表面積、高比電容、高電導率和強穩(wěn)定性。未來超電容電極材料的發(fā)展趨勢將是混合型超電容電極、無粘接劑電極以及柔性超級電容器電極的研發(fā)。此外，以金屬有機骨架為代表的新材料有望從物理結構和反應機理等方面提高超級電容器的關鍵性能，這將進一步推動超級電容器的發(fā)展。

據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院《2024-2029年中國碳納米管市場現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢預測報告》分析：

目前碳納米管雖然在理論上和實驗室中已經(jīng)證實有廣泛的應用空間，但由于專利保護、與下游應用對接難度大等因素，碳納米管規(guī)?；慨a(chǎn)短期內(nèi)還無法實現(xiàn);碳納米管生產(chǎn)企業(yè)如果沒有制備、提取、分散等相應的核心技術或生產(chǎn)工藝，將難以生產(chǎn)具備競爭力的產(chǎn)品。

碳納米管導電劑作為鋰電池電池的關鍵輔材之一，其質(zhì)量與鋰電池的性能、安全性息息相關，下游鋰電池企業(yè)對導電劑供應商有嚴格的考察程序，考察周期長。作為一種新型材料，碳納米管自被發(fā)現(xiàn)以來就因為其優(yōu)異的電學、力學、化學等性能，在多項領域中顯示出巨大的應用潛能。目前公司生產(chǎn)的碳納米管相關產(chǎn)品主要應用于鋰電池領域。同時，公司也在積極拓展碳納米管在導電塑料、芯片等其他市場的應用。但作為一種新型材料，碳納米管相關復合材料在產(chǎn)業(yè)化過程中，依然受技術成功應用的不確定性、技術效果的不穩(wěn)定性、制造成本較高等多種因素的影響，可能導致公司提供的產(chǎn)品不能完全滿足客戶需求，碳納米管在其他領域的應用不能有效快速普及，進而給公司經(jīng)營帶來不利影響。

碳納米管由于其制備工藝難度較大，尤其是批量制備形貌、結構穩(wěn)定的碳納米管存在一定的技術壁壘;同時，導電劑作為鋰離子電池的關鍵原材料之一，下游客戶對其產(chǎn)品質(zhì)量、性能有較高的要求，因此目前國內(nèi)能夠批量生產(chǎn)碳納米管導電劑的企業(yè)較少，目前國內(nèi)企業(yè)主要包括深圳市三順納米新材料股份有限公司、青島昊鑫新能源科技有限公司、惠州集越納米材料技術有限責任公司、深圳市德方納米科技股份有限公司、無錫東恒新能源科技有限公司、深圳市金百納納米科技有限公司、深圳市納米港有限公司等企業(yè)。

國內(nèi)的碳納米管企業(yè)也在此時進入了快速發(fā)展階段，已經(jīng)有三順納米、天奈科技和德方納米3家碳納米管企業(yè)上市。新能源汽車普及、5G換機潮和鋰電池導電劑國產(chǎn)化將拉動碳納米管行業(yè)高速增長。碳納米管是性能優(yōu)異的新材料，其大規(guī)模商業(yè)應用需求最主要來自鋰電池和導電塑料領域，其中來自鋰電池的需求超過80%。工業(yè)化生產(chǎn)碳納米管常用化學氣相沉積法(CVD法)。

碳納米管產(chǎn)業(yè)化應用的進程加快

目前國內(nèi)外均有材料廠商布局碳納米管。國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)包括天奈科技、道氏技術、德方納米、三順納米、集越納米、中科納米、無錫東恒等，國外主要生產(chǎn)企業(yè)包括OCSiAl、LG化學等。國內(nèi)碳納米管行業(yè)競爭格局十分明朗，天奈科技憑借技術積累、高研發(fā)投入、穩(wěn)定客戶關系以及一體化布局等，2021年市場份額約43.4%，穩(wěn)居行業(yè)龍頭。雖然炭黑在未來依舊是市場主7流的鋰電池導電劑，但是隨著碳納米管產(chǎn)能的不斷擴張，依靠其優(yōu)異的性能，滲透率將持續(xù)上升，預計到2025年碳納米管滲透率有望達到28%。

世界范圍內(nèi)來看，生產(chǎn)碳納米管的公司規(guī)模都不大，很少有碳納米管粉體生產(chǎn)規(guī)模超過千噸級的，還談不上靠生產(chǎn)規(guī)模形成優(yōu)勢，資本壁壘還不是很高。

從碳納米管供應區(qū)域來看，產(chǎn)能主要集中在亞太地區(qū)，主要參與國家包括中國、韓國和日本，其次為北美和歐洲。按照國家來看，中國是碳納米管最大供應國，其中天奈科技上市后一舉成為全球最大的碳納米管生產(chǎn)企業(yè)。

為滿足未來鋰電池行業(yè)碳納米管導電漿料產(chǎn)品及導電塑料行業(yè)碳納米管產(chǎn)品市場需求的增長，天奈科技上市以來總共三次募集資金，所投資項目均涉及導電漿料擴產(chǎn)。

碳納米管產(chǎn)業(yè)化應用的進程加快，使得該領域的知識產(chǎn)權保護越發(fā)重要。事實上，由于Hyperion公司在導電塑料領域的專利提前布局，阻礙了國際大公司在許多領域的研發(fā)，碳納米管在相當長的時間內(nèi)，僅在相機套筒等少數(shù)場合獲得應用。受益于動力電池快充等性能升級需求，帶動整個鋰電材料體系的升級要求，例如高鎳、三元和硅碳負極的普及使用，未來以碳納米管為代表的新型導電劑性價比和滲透率將逐步提升。

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報告在總結中國碳納米管發(fā)展歷程的基礎上，結合新時期的各方面因素，對中國碳納米管的發(fā)展趨勢給予了細致和審慎的預測論證。報告資料詳實，圖表豐富，既有深入的分析，又有直觀的比較，為碳納米管企業(yè)在激烈的市場競爭中洞察先機，能準確及時的針對自身環(huán)境調(diào)整經(jīng)營策略。

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  2024-2029年中國碳納米管市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展預測報告

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