電池是一個整體，往往牽一發(fā)而動全身。隨著新能源整車對高能量密度、快充電池的需求增長，碳納米管作為一種新型的導電劑，被用來拉升動力電池性能的三大關鍵指標，能量密度、倍率性能和循環(huán)壽命。

碳納米管應用加速

導電劑，鋰離子電池關鍵輔材之一，應用于正負極材料，核心指標導電性、添加量深系動力電池的能量密度和快充能力。傳統(tǒng)導電劑包含炭黑、VGCF等；新型導電劑包含碳納米管和石墨烯。

導電劑相當于一條條高速公路，讓電子暢行在正負極與集流體間。高效的導電劑應該均勻地附著在正負極材料上，形成三維網絡結構，保證電流的暢通。

炭黑、碳納米管等傳統(tǒng)、新型導電劑都是由碳原子組成，但組成方式不同，也就導致它們的形態(tài)有很大的差異，最終影響性能表現。

炭黑、石墨都是顆粒狀導電劑，碳納米管則是纖維狀導電劑，石墨烯為片狀導電劑。顆粒狀導電劑有一定粘附性，但是沒有方向性，難以形成連貫的導通通路。而纖維狀導電劑，在長度和寬度上具有延展性，更容易構建成網絡。

碳納米管，是由單層或多層六元碳環(huán)無縫地卷成一個管子，具有管徑小、長徑比大、比表面積大的特點，相比顆粒狀導電劑能夠在低添加量下更好地形成三維網絡結構，在活性材料間建立高度導電和持久的連接。相同的導電能力下，碳納米管的添加量一般為正負極的0.5%-1%，而炭黑則需要2%-3%的添加量。更少的添加量可提升正負極活性物質含量，進而提升能量密度。

導電性、添加量之外，選擇正極導電劑的因素還包含成本。傳統(tǒng)炭黑導電劑用量大且性能一般，但成本低。碳納米管性能優(yōu)，用量更低，但價格貴。

因此，目前動力電池行業(yè)對導電劑的應用傾向于，磷酸鐵鋰和三元鋰正極材料現多采用復合導電劑，提升能量密度；硅負極若要產業(yè)化，碳納米管是最匹配的導電劑。

主流導電劑性能比較，圖片來自網絡

比亞迪刀片電池、特斯拉4680等磷酸鐵鋰和三元鋰電池等均在正極材料中采用了碳納米管導電劑。產業(yè)鏈現多采用新型傳統(tǒng)復合導電漿料如炭黑+碳納米管、碳納米管+石墨烯、炭黑+碳納米管+石墨烯等。

負極材料對碳納米管來說將是一個潛力巨大的市場。當動力電池產品體系沿著高比能電池路線發(fā)展時，硅負極材料作為下一代負極材料引起廣泛的關注。硅負極的優(yōu)勢是能量密度高，劣勢是成本高+易膨脹。在電池充放電過程中，硅的體積膨脹幅度高達300%，從而出現裂縫，發(fā)生硅負極顆?；翌w粒之間連接斷裂，最終導致硅負極電池的快速衰竭。

圖片來自網絡

碳納米管被視為最匹配硅負極的導電劑。與炭黑等傳統(tǒng)導電劑相比，碳納米管憑借高強度的三維導電網絡，對于易粉化、易脫落的硅基負極而言可提升連接強度，因此替代炭黑的趨勢愈發(fā)明顯。目前碳納米管已在硅負極材料中迎來應用突破。

控制比表面積，改善使用效果

碳納米管自帶高導電性光環(huán)，但有著分散性差的缺陷，可能導致實際導電性能低于理論性能，因而也在一定程度上阻礙了商業(yè)化應用。

根據管徑的不同，碳納米管分為細管和粗管。管徑越細，長徑比越高，導電性越優(yōu)異。細管導電性好，相同使用量性價比高，但不易分散。而粗管好分散，但導電性稍差。目前不少碳納米管企業(yè)為了追求高導電性，而不斷縮小管徑。

碳納米管的比表面積與分散性存在強相關。管徑越小，比表面積越大，碳納米管的結構越不穩(wěn)定，越容易團聚，難以形成導電網絡。因此在追求管徑的過程中，也要考慮比表面積的控制及對使用效果的影響。

汽車行業(yè)已出現碳納米管導電漿料被退回的事例，原因之一就在于漿料公司提供的碳納米管使用效果差。

出于應用效果的考慮，廣盛達科技提出，就鎳系粗碳納米管在導電漿料里的應用，除了電阻率，比表面積指標在生產漿料時的重要性顯得尤其明顯：比表面積60-80m2/g以上會導致漿料粘度大，不容易被分散，且碳納米管在添加過程中易碎最終導致漿料效果很差甚至無法使用。

圖：GSD98規(guī)格書，由廣盛達提供

這一經過規(guī)模生產驗證的指標，可以幫助企業(yè)更加高效地生產碳納米管，降低產業(yè)化過程中的試錯成本，加快應用的步伐。好比蹣跚學步的孩子終于摸準竅門，能夠熟練調度各部位的肌肉，快步行走。

碳納米管的“幕后龍頭”

廣盛達科技，碳納米管的“幕后龍頭”，同時具備制備和提純兩大能力。自2014年展開提純工序，后再度延伸到上游制備工序，批量生產的碳納米管粉體已實現大規(guī)模應用。

碳納米管生產流程分為制備、提純、分散三段，技術壁壘主要體現為催化劑配方、生產設備、工藝技術、純化等方面。

目前，碳納米管粉體的主流制備方法是化學氣相沉積法，催化劑必不可少。用于碳納米管制備的金屬催化劑有鎳、鐵、鈷等，因此按照催化劑的不同，碳納米管可細分為鎳系、鐵系、鈷系等。廣盛達目前主要生產的是鎳系碳納米管。制備后得到的為碳納米管粗品，經過強酸洗滌等純化工藝，才能得到碳納米管純品。純化后的碳納米管性能如何，主要取決于工藝能力。

就國內鎳系碳納米粗管的純化成效來看，廣盛達的提純工藝能保證灰分在1.5%以內。而部分企業(yè)或因生長原因，不太容易提純，或者無法將灰分做到1.5%以內?；曳忠话闶且恍堄嗟拇呋瘎┹d體、金屬氧化物等，在碳納米管成品中相當于雜質?；曳衷降?，碳含量純度更高，碳納米管的性能發(fā)揮得越充分。

圖：廣盛達提純設備

不少碳納米管漿料生產企業(yè)純化多采用委外加工，但隨著碳納米管由多壁向單壁發(fā)展，應用向高鎳三元和硅負極滲透，新一代碳納米管對產品純化要求提高，不少企業(yè)開始投建上游工序產能，以提高產品質量等。

同時新材料的商業(yè)化滲透，一方面要面對低成本傳統(tǒng)材料的性價比競爭，另一方面要生產足夠的規(guī)模才能具備成本優(yōu)勢。

廣盛達在多年經營之下，已建立碳納米管在提純和制備方面的工藝優(yōu)勢和規(guī)模優(yōu)勢。

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