中國碳納米管行業(yè)出貨情況與出貨量預(yù)測

• 2022年11月25日 來源：中研報告 百度百科 699 41
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碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)(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(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。

碳納米管的概念

碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)(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(gòu)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(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應(yīng)用前景也不斷地展現(xiàn)出來。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國碳納米管市場深度分析及發(fā)展前景預(yù)測報告》顯示：

碳納米管于1991年被日本電子公司的飯島博士發(fā)現(xiàn)。1996年，日本的昭和電工在川崎建成了時間上世界上第一個商業(yè)化生產(chǎn)碳納米管的工廠，年產(chǎn)能20噸，標(biāo)志著碳納米管商業(yè)化生產(chǎn)的開端。商業(yè)化嘗試階段(2006-2007年)：大規(guī)模的商業(yè)化嘗試始于2006～2007年間，這段時間有大量的企業(yè)入局碳納米管的生產(chǎn)，比較知名的包括阿科瑪和Nanocyl。行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有玩家也著力擴(kuò)大規(guī)模：昭和電工將其碳納米管產(chǎn)能擴(kuò)大到每年100噸;CNI公司和Unidym公司合并，成為碳納米管領(lǐng)域的巨頭。

行業(yè)過熱發(fā)展(2009-2010年)：行業(yè)于2009～2011年進(jìn)入過熱階段，歐洲的拜耳、阿科瑪和Nanocyl掀起了一輪增產(chǎn)競賽。以拜耳為例，到2010年，其碳納米管產(chǎn)能比2007年增加了近600%。隨后便是過剩產(chǎn)能的出清，昭和電工于2012年關(guān)閉了一座生產(chǎn)雙壁碳納米管的工廠，拜耳更是于2013年宣布退出碳納米管生產(chǎn)。良性復(fù)蘇階段(2017年至今)：在技術(shù)成熟度曲線上，目前碳納米管產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過了過熱期和低谷期，進(jìn)入復(fù)蘇良性發(fā)展的階段。行業(yè)進(jìn)入了為期約3年的低谷期后，直到電動汽車的推廣行業(yè)才迎來轉(zhuǎn)機(jī)，進(jìn)入了良性復(fù)蘇的階段。

國內(nèi)的碳納米管企業(yè)也在此時進(jìn)入了快速發(fā)展階段，截止2019年，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(jī)潮和鋰電池導(dǎo)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(yīng)用需求最主要來自鋰電池和導(dǎo)電塑料領(lǐng)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(xué)氣相沉積法(CVD法)。

在滲透率、需求提升以及龍頭企業(yè)示范傳導(dǎo)等三駕馬車并行驅(qū)動下，中國碳納米管市場增長空間廣闊。歷經(jīng)這么多年的起起伏伏，大浪淘沙，碳納米管行業(yè)終于在中國初步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。行業(yè)普遍認(rèn)為，碳納米管產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走出風(fēng)險較大的探索期，步入成長期，并展現(xiàn)出千億級規(guī)模的下游應(yīng)用市場潛力。

中國碳納米管行業(yè)出貨情況與預(yù)測

一、2020-2022年碳納米管行業(yè)出貨情況

圖表：2020-2021年我國碳納米管出貨量(單位：萬噸)

數(shù)據(jù)來源：中研普華

受益于動力電池市場規(guī)模需求的增長，近幾年碳納米管出貨量呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。結(jié)合高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)年復(fù)合增長率數(shù)據(jù)，2021年國內(nèi)碳納米管出貨量達(dá)到10.2萬噸。

二、2022-2027年碳納米管出貨量預(yù)測

根據(jù)對2020-2021年我國碳納米管出貨量的分析，現(xiàn)對2022-2027年碳納米管出貨量做出如下預(yù)測：

圖表：2022-2027年我國碳納米管出貨量預(yù)測(單位：萬噸)

數(shù)據(jù)來源：中研普華

中國碳納米管產(chǎn)業(yè)化存在的問題

(1)碳納米管的安全性

碳納米管作為一種直徑非常小的、新的人造材料，其使用狀態(tài)包括粉體或復(fù)合物兩種，其相關(guān)安全性(比如通過皮膚吸收或呼吸吸入)是一個重要的問題。然而，由于碳納米管種類多，直徑與長度以及化學(xué)穩(wěn)定性差別較大，同時分散狀態(tài)不同等原因，目前科學(xué)家關(guān)于碳納米管的毒性分析的結(jié)論各不相同，還沒有很清晰地給出全面的結(jié)論?？傮w來說，粉體狀態(tài)的材料更加需要注意防護(hù)。需要規(guī)范管理并建立相關(guān)的制度，減少在生產(chǎn)過程中降低從業(yè)人員與碳納米管粉體的接觸。例如，德國Bayer公司提出，碳納米管職業(yè)暴露上限值50mg/m3。美國國家職業(yè)安全衛(wèi)生研究所，根據(jù)動物實驗結(jié)果，推薦碳納米管的職業(yè)接觸限值為7μg/m3。此外，碳納米管的化學(xué)穩(wěn)定性也成為其環(huán)境降解性研究的關(guān)注點?？茖W(xué)家正在開展碳納米管全生命周期分析的研究，有望從更大的時間和空間尺度論證碳納米管對于人類社會的影響，以及預(yù)防新材料對于人類生活帶來的負(fù)面作用。總體來說，碳納米管的化學(xué)降解性應(yīng)優(yōu)于石墨與碳纖維材料，可以借鑒相關(guān)管理規(guī)定。

(2)碳納米管相關(guān)的國際與國家標(biāo)準(zhǔn)

隨著碳納米管在商業(yè)化應(yīng)用中的不斷推進(jìn)，碳納米管相關(guān)的國際與國家標(biāo)準(zhǔn)相繼制定與出臺。其中，中國2009年發(fā)布、2010年實施的《多壁碳納米管》的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T24491-2009)和《多壁碳納米管純度的檢測方法》的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T24490-2009)，規(guī)定了測量多壁碳納米管的術(shù)語和定義、分類、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、標(biāo)志及質(zhì)量證明書、貯存和運輸、安全注意事項等，及純度的方法、儀器、分析步驟及結(jié)果表示方法。

2017年發(fā)布并實施的《碳納米管導(dǎo)電漿料》的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T33818-2017)，規(guī)定了碳納米管導(dǎo)電漿料的術(shù)語、要求和檢測方法、檢測規(guī)則以及標(biāo)志、包裝、運輸、貯存和訂貨單內(nèi)容。適用于在鋰離子電池、導(dǎo)電涂層和導(dǎo)電膠等領(lǐng)域使用多壁碳納米管作為導(dǎo)電介質(zhì)的液相系列產(chǎn)品的質(zhì)量檢測和驗收。2020年實施的，天奈科技作為中國代表主導(dǎo)制定的碳納米管導(dǎo)電漿料國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO/TS19808)，就多壁碳納米管漿料的特性以及相應(yīng)的測量方法進(jìn)行說明。這些標(biāo)準(zhǔn)化方面的努力將有助于碳納米管的獨立商品化、兼容性、互用性、安全性和可再生性的發(fā)展。

(3)碳納米管產(chǎn)業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)

碳納米管產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的進(jìn)程加快，使得該領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)越發(fā)重要。事實上，由于Hyperion公司在導(dǎo)電塑料領(lǐng)域的專利提前布局，阻礙了國際大公司在許多領(lǐng)域的研發(fā)，碳納米管在相當(dāng)長的時間內(nèi)，僅在相機(jī)套筒等少數(shù)場合獲得應(yīng)用。近年來，在碳納米管領(lǐng)域申請專利較多的公司，集中在日本、韓國和中國。該領(lǐng)域市場的進(jìn)一步拓展，將帶動公司作為專利權(quán)人的專利格局的不斷演化，并成為這種新興材料與納米科技更迭的推動力。注重該領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，將助力于新產(chǎn)業(yè)良性、健康的發(fā)展。

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