详解锂离子电池碳纳米管导电剂需求及发展趋势

碳纳米管属于一维纳米材料，具有高强度和高导电导热性的优秀性能，其下游应用重要涵盖新能源汽车产业、3C数码产业、半导体产业、电力基础设施等领域。碳纳米管的大规模商业应用需求最重要来自锂离子电池和导电塑料领域，其中来自锂离子电池的需求超过80%。据测算，目前超过75%的需求来自锂离子电池导电剂领域。产业链化工上游重要是丙烯、液氮；下游应用于锂离子电池服务新能源汽车产业和3C数码产业，应用于导电塑料，服务电力基础设施、半导体产业等。工业化生产碳纳米管常用化学气相沉积法（CVD法），其中的催化剂制备环节以及碳纳米管的大规模制备是碳纳米管工业化生产的技术难点。

锂离子电池领域：利用碳纳米管杰出的导电性能，可以制备优良的锂离子电池导电剂。实际使用过程中，通过提高锂离子电池正负极导电性进而增强锂离子电池的能量密度和循环寿命。目前碳纳米管在锂离子电池导电剂中已经得到广泛应用。

导电塑料领域：同样利用碳纳米管的导电性能，与工程塑料混合后可以制成兼具导电性和塑料特性的导电塑料，被广泛应用于半导体、防静电材料和电磁屏蔽等领域。

伴新能源和5G之风，碳纳米管迎来高速上升

新能源汽车普及和5G换机潮拉动锂离子电池碳纳米管导电剂需求。在锂离子电池行业，碳纳米管导电剂最终以浆料的形式被交付到锂离子电池制造商手中。随着新能源汽车的普及率提高和5G手机推广引发换机潮，锂离子电池行业将迎来蓬勃发展的机遇，拉动对锂离子电池导电浆料的需求；而新能源汽车和5G手机对锂离子电池的能量密度和循环寿命的要求不断提高，将进一步凸显碳纳米管导电浆料的优势，加速在导电剂中的渗透。

在国家政策大力推动新能源汽车发展和相关基础设施不断完善的情况下，新能源汽车对燃油车的替代已经成为了汽车产业的发展趋势。当前世界各国大力发展新能源汽车产业，多国政府已经公布了全面替代燃油车的时间表。挪威、芬兰、德国、英国、法国分别宣布在2025年、2025年、2030年、2040年、2040年开始全面禁售燃油车。同时，我国也宣布2035年将停售燃油车，到2050年将全面停止使用燃油车。新能源汽车配套基础设施的不断完善将进一步提升新能源汽车相对燃油车的优势，加速新能源汽车对燃油车的替代速度。我国公共充电桩的数量近年来保持40%以上的高速上升。随着公共充电设施的不断完善，使用新能源汽车将更加的便利。预计到2023年，全球新能源汽车产量将达887.5万辆，年复合年均上升率达31.4%。

得益于此，未来动力锂离子电池需求将保持高速上升的态势。国内外重要动力锂离子电池公司都在产量扩张方面有所布局，以迎接新能源产业快速发展的机遇。预计到2023年，全球动力锂离子电池需求量将达511GWh，未来五年复合年均上升率达36.7%。

动力锂离子电池市场的上升和碳纳米管导电剂相对传统导电剂优势的上升分别从总量和渗透率两方面驱动碳纳米管需求的上升。

第一，动力锂离子电池出货量的新增直接拉动了锂离子电池导电剂市场的上升。

第二，随着新能源汽车产业的发展，高能量密度和循环寿命成为动力锂离子电池市场的发展方向，碳纳米管导电剂的优势进一步显现。碳纳米管拥有高长径比和优良的导电性，能够提高锂离子电池的能量密度和延长电池的循环寿命，顺应了动力锂离子电池的发展趋势，相较于传统的炭黑类和石墨类导电剂有明显的性能上的优势。虽然石墨烯导电剂也具有导电性优异的特点，但适用范围较碳纳米管局限，重要用于磷酸铁锂离子电池。而随着消费者对汽车尤其是乘用车的高续航里程、轻量化需求逐步提升，同时新版补贴额度与能量密度挂钩，三元动力锂离子电池才是动力锂离子电池的发展趋势，这却不是石墨烯导电剂适用的领域。

因此，在动力锂离子电池往高能量密度、长循环寿命发展以及在三元动力锂离子电池渗透率不断提升的趋势下，碳纳米管导电剂将越来越受到动力锂离子电池厂商的青睐。

第三，新能源汽车动力锂离子电池对能量密度更高的要求也推动了硅基负极材料的上升，而碳纳米管是与硅基负极更匹配的导电剂。国内市场对动力锂离子电池能量密度要求逐年提高，2020年需达到300Wh/Kg的目标。传统体系的动力锂离子电池能量密度瓶颈渐显，新的动力锂离子电池体系则成为电池公司研发的重点。目前已经突破能量密度瓶颈并实现产业化的技术路线为高镍正极+硅基负极。与石墨材料类负极相比，硅材料在克容量方面优势明显，硅理论克容量高达4200mAh/g，是石墨材料克容量的十倍。

但硅基的导电性能比天然石墨和人造石墨等石墨类负极材料要差，因此要添加高性能导电剂来提升其导电性能。碳纳米管导电剂相比其他导电剂都具有更强的导电性，能较好地解决硅基负极导电性差的问题，是更匹配的导电剂。随着重要材料公司的技术日趋完善，且相关的电池公司的应用技术逐渐成熟，硅基负极应用将逐渐增多，将进一步提升碳纳米管导电剂的渗透率。