04 碳纳米管在锂电池领域的应用

锂电池目前常用的导电剂主要包括炭黑类、导电石墨类、VGCF（气相生长碳纤维）、碳纳米管以及石墨烯等。其中，炭黑类、导电石墨类和 VGCF 属于传统的导电剂；碳纳米管和石墨烯属于新型导电剂材料。不同导电剂的性能对比如下所示：

碳纳米管是极佳的导电剂材料，日益受到锂电池企业重视。国信证券研报显示，在锂离子电池导电材料领域，2021年碳纳米管按质量占比的份额约为21%，产品渗透率份额约为30-40%。预计到2025年，全球碳纳米管浆料需求将达到59万吨，2022-2025年年均复合增速将达到47%，对应市场空间达到224亿元。

目前市场主流销售的碳纳米管是以多壁碳纳米管为主，但锂电池碳纳米导电剂发展趋势却主要以单壁碳纳米管为主。因为单壁碳纳米管可被视为单层石墨烯片卷起来形成的无缝空心圆柱筒，根据空间的螺旋特征表现除金属或半导体性能，金属特性的单壁碳纳米管电流密度比铜等金属的电流密度大 1000 倍以上。故较之其他导电剂，单壁碳纳米管只需添加 0.002%-0.1%即可实现均匀稳定的导电性。如果想把电池的能量密度直接提升，负极就一定要引入硅材料。目前锂电池的硅负极材料有个问题就是体积膨胀大，导电率比较差。而添加单壁碳纳米管可以有效提高硅碳负极的导电性和循环稳定性。由于单壁碳纳米管拥有高的导电性和很好的力学增强效果，它有很好的弹性模量，它没有本身的扭曲特征，能够在电极体积发生变化的时候，通过它的力学增强效果，维持结构稳定性不坍塌。另外，单壁碳纳米管的对应的添加量，比多壁垒碳纳米管要少得多，而它的体电阻率要低得多。

天奈科技研发高级总监宁国庆博士曾表示“单壁碳纳米管有一个明显的能维持硅碳负极循环稳定性的效果，这是其它传统导电添加技术不能达到的。如果想把硅碳负极产业化、运用到电动汽车上，单壁碳纳米管是唯一解决方案。” 2022年，全球目前仅有OCSiAl可以量产单壁碳纳米管，每年产能仅为 90 吨，单价较高，全球单壁管需求将随硅基负极大规模应用后迎来放量期。目前国内道氏技术、中科院成都有机所等企业已经能够实现实验室制品，天奈科技则在单壁碳纳米管的研发方面居行业前列，作为行业龙头，天奈科技是全球第一家把碳纳米管大批量产的企业，也是全球第一家把碳纳米管批量用在锂电上的企业，预计2023年量产单壁碳纳米管技术。

碳纳米管锂电池导电剂主要公司如下所示：