2030年全球单壁碳纳米管导电剂浆料市场规模达178亿元

下游新能源汽车和储能市场发展日益成熟，对锂离子电池性能要求逐步提高，推动锂离子电池技术向高能量密度、高安全性更新迭代升级。导电剂作为锂电池的组成材料，锂电池的更新迭代对导电剂性能也提出了更高的要求。碳纳米管是由单层或多层的石墨烯层围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成一维量子材料，作为新型导电剂，具有导电性强的优异功能，比传统导电剂（如炭黑、导电石墨等）能更好地提高正极活性物质的导电性，能够提升电池能量密度，提升电池循环寿命。碳纳米管的长径比、碳纯度作为影响导电性的两个核心指标，直接决定了碳纳米管的产品性能，碳纳米管管径越细，长度越长，导电性能越好。

碳纳米管根据石墨烯层数差异可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。

单壁碳纳米管优势体现为：

1）安全性能优：在45°C高温多周循环下，添加单壁碳纳米管的软包电池内阻增长，明显低于添加其他导电剂的电池，表明电池着火风险越小。

2）提升极片附着力：单壁碳纳米管网络将正极材料颗粒连在一起，从而提高了颗粒之间的连接强度。而这一特性对于易粉化、易脱落的硅基负极而言尤为重要。

3）结构简单、化学性质稳定：多壁碳纳米管形成过程中层与层之间容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷，而单壁碳纳米管结构简单、均匀一致性好，且缺陷少、化学性质稳定。

4）添加量少、导电性优：由于单壁碳纳米管长度-直径比较高，其能够在极低添加量下形成三维导电网络。同时，单壁碳纳米管有一层碳原子，并根据空间的螺旋特性可表现出金属或半导体性能。此外，其强大的碳碳键使得其能够有更高的载流量，电流密度能够高于铜等金属1000倍以上。

5）弹性好、机械性能高：单壁碳纳米管具有更强的柔韧性，能够更好的弯曲、扭曲或扭结，其弹性模量和抗拉强度显著优于多壁碳纳米管。

6）导热性好：单壁碳纳米管的单位质量导热系数高于多壁碳纳米管，同时二者都能够承受750°C以上的高温。

单壁碳纳米管大规模化量产目前还存在以下难点：

①产品性能难以精准调控：单壁碳纳米管的性能与其直径和手性密切相关。大部分样品是由多种具有不同直径和手性的单壁碳纳米管组成的，它们之间相互缠绕，难以分离，因此难以实现对其性能的精准调控。

②难以制备均一稳定的导电浆料：由于碳纳米管之间存在着一定强度的范德华力，容易团聚，影响单壁碳纳米管的单体特性，需要解决其分散稳定性问题。

③单壁碳纳米管生成成本过高：一方面是催化剂催化效率不高，导致样品含有大量杂质，需经过后续提纯方可使用；另一方面，制备效率和产率有待进一步提高，工艺参数需要进一步优化。

目前全球能实现单壁碳纳米管规模化生产（吨级以上）只有OCSiAl、天奈科技、道氏技术等少数几家企业，其余大部分都处在中试或小试阶段。

随着单壁碳纳米管相关技术进步，未来有以下原因推动单壁碳纳米管市场快速增长：

1）单壁碳纳米管优异的性能。单壁碳纳米管比表面积高，有着极细的管径和超长的管长，更好的石墨化程度等理化特征，使其具有多壁碳纳米管不具备的诸多优异性能，导电效率也超过多壁碳纳米管十倍以上。单壁碳纳米管可以同时应用于锂电池的正极与负极材料中，大幅提升锂电池的能量密度、倍率性、安全性、循环寿命等性能；

2）“快充”为新能源汽车行业发展趋势，而单壁碳纳米管比多壁碳纳米管及传统导电剂更能提升锂电池倍率性能，目前不少企业对于3C以上的电池，会选用单臂与多臂互配的方式添加，4C电池会在此基础上再单独添加2%到4%的单壁碳纳米管以提高快充性能。

3）“硅基”负极更适配单壁碳纳米管。硅基负极料自身不是良好的导电体，其作为负极材料就必须大量使用导电剂，而单壁碳纳米管等高端导电剂可以改善其导电性性能。同时，单壁碳纳米管高的机械强度能够提高硅碳负极材料结构的稳定性，在外力的作用下结构不易破坏。此外，硅碳负极材料在充放电循环过程中出现的体积变化引起的颗粒粉化会导致容量迅速衰减，单壁碳纳米管作为优良的一维导电材料能更有效地帮助搭建长程导电网络极大地改善其循环性能，增加电池的使用寿命。

4）“大圆柱”电池和“固态电池”未来几年将逐步放量，提升硅基负极使用量，进而推动单壁碳纳米管行业增长；

5）目前单壁碳纳米管因为较高的技术壁垒、较高的生产难度，导致其生产成本及价格过高（目前单壁碳纳米管粉体价格在1000-1500万元/吨），但随着单壁碳纳米管工艺技和术逐步成熟，单位生产效率与工艺自动化程度进一步优化从而带来的规模效应，未来单壁碳纳米管导电剂的价格将逐步下降，将有利于碳纳米管导电剂的使用。

根据起点研究院（SPIR）了解，目前高性能稳定的单壁碳纳米管处于供不应求状态，其中天奈科技正兑现其单壁碳纳米管出货预期，同时其国内客户单壁碳纳米管订单已达百吨。随着大圆柱和固态电池逐步量产，单壁碳纳米管正迎来放量阶段。起点研究院（SPIR）预计到2030年全球单壁碳纳米管浆料市场规模将达178亿元，未来6年年均复合增速达49.4%，单壁碳纳米管未来前景广阔。