什么是碳納米管？性能特點有哪些？生產企業排名一覽

1 什么是碳納米管(CNTs)

碳納米管(CNTs)是一種管狀納米級石墨晶體，其結構是單層/多層的石墨烯層圍繞中心軸根據一定的螺旋角卷曲形成的無縫納米級管狀結構，按照管壁的層數的多少，CNTs可以分為單壁碳納米管(SWCNTs)與多壁碳納米管(MWCNTs)。

2 碳納米管的優越性能

碳納米管具備極高的強度和極大的韌性等力學性能、良好的電學性能、優異的導電性能及穩定的化學性質，在航天、航空、軍工等領域廣泛運用。

(1)力學性能：碳納米管強度高、韌性大。根據相關理論計算，碳納米管的強度大約是鋼的100 倍，但是其密度僅僅是鋼的六分之一。碳納米管韌性極大，硬而不脆，碳納米管在外部施加巨大的壓力時會彎曲、打卷絞結，但是不會斷裂;當外力釋放后，碳納米管又將恢復原狀。

(2)電學性能：電學性能良好，理論上碳納米管導電性能僅次于超導體。其碳原子是按照正六邊形的微觀形式構成的基礎單元結構，該結構共軛效應明顯，電子能夠在脫離單個碳原子的束縛進行較大范圍內自由運動。電子通過碳納米管時不會產生熱量，因此能量損失微小，其導電性能優于常規導電材料。

(3)熱學性能：熱學性能良好，CNTs是當前已知的最好的導熱材料，理論導熱效率約為自然界最好導熱材料金剛石的 3-6 倍，它能夠按照沿管長方向迅速傳導熱量。

(4)化學穩定性：耐酸性和耐堿性能良好。在高分子復合材料中添加碳納米管可以提高材料本身的阻酸抗氧化性能，廣泛應用于航天、航空、國防、軍工等領域。

3 碳納米管的制備方法

碳納米管是一種新型納米碳材料，其性質優良、結構獨特，多年研究和改進，已開發出化學氣相沉積法(CVD)、石墨電弧法、激光蒸發法、水熱法等多種制備方法?；瘜W氣相沉淀法因生產效率高，生產成本低被應用于工業化生產。

(1)化學氣相沉積法：反應過程易于控制，反應溫度相對較低，產品純度較高，成本低，產量高，適用性強。粗產品中結晶度較低。

(2)激光蒸發法：可連續操作、產品純度高、質量好。產量低、成本高、難以工業化生產。

(3)石墨電弧法 碳納米管管直、壁薄、結晶度高。純度低，產率低，成本高，且電弧放電過程難以控制，難以工業化。

(4)水熱法：產品管徑小、純度高、收率較高。 成本高、難以工業化。

4 碳納米管與其他導電劑的區別

碳納米管多以分散后的漿料形式交付下游正極材料廠，通常在正極材料漿料制備環節中作為導電劑摻入。

(1)碳納米管導電劑：導電性能優異，添加量小，提升電池能量密度，提升電池循環壽命性能 需要預分散，價格較高

(2)SP：價格便宜，經濟性高 導電性能相對較差，添加量大，降低正極活性物質占比，全依賴進口

(3)炭黑類導電劑：①科琴黑：添加量較小，適用于高倍率、高容量型鋰電池;價格貴，分散難、全依賴進口;②乙炔黑：吸液性較好，有助提升循環壽命；但是價格較貴，影響極片壓實性能，主要依賴進口

(4)導電石墨類導電劑：顆粒度較大，有利于提升極片壓實性能;劣勢是添加量較大，主要依賴進口

(5)VGCF導電劑：導電性優異，但是分散困難、價格高、全依賴進口

(6)石墨烯導電劑：導電性優異，比表面積大，可提升極片壓實性能分散性能較差，阻礙鋰離子擴散，價格高，需要復合使用，使用相對局限(主要用于磷酸鐵鋰電池)

5 碳納米管(CNTs)產業鏈

6 碳納米管生產企業排名

碳納米管的生產企業主要有三順納米、青島昊鑫、德方納米、無錫東恒、金百納、納米港、天奈科技等

來源：《2021年國內碳納米管材料領跑者天奈科技競爭優勢研究報告（36頁）.pdf》

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