1 什么是碳纳米管(CNTs)

碳纳米管(CNTs)是一种管状纳米级石墨晶体，其结构是单层/多层的石墨烯层围绕中心轴根据一定的螺旋角卷曲形成的无缝纳米级管状结构，按照管壁的层数的多少，CNTs可以分为单壁碳纳米管(SWCNTs)与多壁碳纳米管(MWCNTs)。

2 碳纳米管的优越性能

碳纳米管具备极高的强度和极大的韧性等力学性能、良好的电学性能、优异的导电性能及稳定的化学性质，在航天、航空、军工等领域广泛运用。

(1)力学性能：碳纳米管强度高、韧性大。根据相关理论计算，碳纳米管的强度大约是钢的100  倍，但是其密度仅仅是钢的六分之一。碳纳米管韧性极大，硬而不脆，碳纳米管在外部施加巨大的压力时会弯曲、打卷绞结，但是不会断裂;当外力释放后，碳纳米管又将恢复原状。

(2)电学性能：电学性能良好，理论上碳纳米管导电性能仅次于超导体。其碳原子是按照正六边形的微观形式构成的基础单元结构，该结构共轭效应明显，电子能够在脱离单个碳原子的束缚进行较大范围内自由运动。电子通过碳纳米管时不会产生热量，因此能量损失微小，其导电性能优于常规导电材料。

(3)热学性能：热学性能良好，CNTs是当前已知的最好的导热材料，理论导热效率约为自然界最好导热材料金刚石的 3-6 倍，它能够按照沿管长方向迅速传导热量。

(4)化学稳定性：耐酸性和耐碱性能良好。在高分子复合材料中添加碳纳米管可以提高材料本身的阻酸抗氧化性能，广泛应用于航天、航空、国防、军工等领域。

3 碳纳米管的制备方法

碳纳米管是一种新型纳米碳材料，其性质优良、结构独特，多年研究和改进，已开发出化学气相沉积法(CVD)、石墨电弧法、激光蒸发法、水热法等多种制备方法。化学气相沉淀法因生产效率高，生产成本低被应用于工业化生产。

(1)化学气相沉积法：反应过程易于控制，反应温度相对较低，产品纯度较高，成本低，产量高，适用性强。粗产品中结晶度较低。

(2)激光蒸发法：可连续操作、产品纯度高、质量好。产量低、成本高、难以工业化生产。

(3)石墨电弧法 碳纳米管管直、壁薄、结晶度高。纯度低，产率低，成本高，且电弧放电过程难以控制，难以工业化。

(4)水热法：产品管径小、纯度高、收率较高。 成本高、难以工业化。

4 碳纳米管与其他导电剂的区别

碳纳米管多以分散后的浆料形式交付下游正极材料厂，通常在正极材料浆料制备环节中作为导电剂掺入。

(1)碳纳米管导电剂：导电性能优异，添加量小，提升电池能量密度，提升电池循环寿命性能 需要预分散，价格较高

(2)SP：价格便宜，经济性高 导电性能相对较差，添加量大，降低正极活性物质占比，全依赖进口

(3)炭黑类导电剂：①科琴黑：添加量较小，适用于高倍率、高容量型锂电池;价格贵，分散难、全依赖进口;②乙炔黑：吸液性较好，有助提升循环寿命；但是价格较贵，影响极片压实性能，主要依赖进口

(4)导电石墨类导电剂：颗粒度较大，有利于提升极片压实性能;劣势是添加量较大，主要依赖进口

(5)VGCF导电剂：导电性优异，但是分散困难、价格高、全依赖进口

(6)石墨烯导电剂：导电性优异，比表面积大，可提升极片压实性能分散性能较差，阻碍锂离子扩散，价格高，需要复合使用，使用相对局限(主要用于磷酸铁锂电池)

5 碳纳米管(CNTs)产业链

6 碳纳米管生产企业排名

碳纳米管的生产企业主要有三顺纳米、青岛昊鑫、德方纳米、无锡东恒、金百纳、纳米港、天奈科技等

来源：《2021年国内碳纳米管材料领跑者天奈科技竞争优势研究报告（36页）.pdf》

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