什么 是单壁碳纳米管 ?有啥作用？

碳纳米管分为单壁碳纳米管 Single Wall Carbon Nanotubes (SWCNTs)，其形成圆筒状的石墨层为1层；
以及，多层碳纳米管(MWCNT)，其形成圆筒状的石墨层为2层或2层以上。
众所周知的是，在单壁碳纳米管中，对应于相对石墨层的圆筒轴的上述六元环的排列方法，已知有扶椅型(armchair)、拉炼型(zigzag)、及对掌型(chiral)。
多层碳纳米管具有导电性、高弹性、及高强度等特性。另一方面，单壁碳纳米管具有高弹性、导电体或半导体的电气特性、极其强韧的机械特性、超过金刚石(diamond)的热传导性、分子的吸收吸附特性等范围较广的特异性(例如参照非专利文献1)。例如，其具有如下特性：数千Gpa的杨氏模量(Young’smodulus)、数十Gpa的抗拉强度(于扫描式电子显微镜(SEM)内测定)，进而当施加弯曲应力时，于压缩侧获得起伏构造并进一步变形，且极难断裂(参照例如非专利文献2)。因此，可预期利用上述多个单壁碳纳米管的特性，而广泛应用于静电防止剂、导电性墨水/涂料、氢吸附材料、半导体、化学反应领域、燃料电池触媒载体、二次电池负极材料、传感器、元件、复合材料的充填剂、宇宙航空、生物/医疗领域等各种技术领域。

碳纳米管通常借由电弧放电法(Arc discharge)、激光蒸镀法(LaserDeposition)、热化学气相沉积法(chemical vapor deposition，CVD)法、气相流动法(Vapor Phase Growth)等各种制造方法而制造。电弧放电法，一般是指将碳作为电极，并利用电弧放电使碳纳米管成长的方法，所以可大量制造碳纳米管。激光蒸镀法，一般是指借由激光使石墨电极的一部分蒸发而制造碳纳米管的方法。热化学气相沉积法一般是指于基板上预先添加金属触媒，再于此处将作为碳源的烃(hydrocarbon)进行高温热分解，以制造碳纳米管的方法。气相流动法，一般是指使有机过渡金属化合物、碳源化合物与载送气体(carriergas)一同流通，并进行高温反应而制造碳纳米管的方法。除上述方法以外的各种方法，已知有例如是使用等离子化学气相蒸镀装置的方法，或者使用热化学气相蒸镀装置的方法等。
作为更具体的碳纳米管的制造方法，例如可列举如下方法：于模板上配置碳源聚合物，并进行高温烧成进而以较高产率制造碳纳米管的方法(参照日本专利文献1)；可大量制造碳纳米管的化学气相蒸镀法(参照日本专利文献2)；非晶质(amorphous)碳纳米管的制造方法(参照日本专利文献3)；将含有触媒金属化合物(特别是溶解状态下的触媒金属盐)的有机溶剂溶液，导入于加热至700～1,500℃的加热炉中，以此作为特征的碳纳米管的制造方法(参照日本专利文献4)等。
可借由上述多个碳纳米管的制造方法而制造碳纳米管。但是，多层碳纳米管不具有单壁碳纳米管的上述特性，且为了将单壁碳纳米管活用于各种技术领域，必需以高纯度而制造单壁碳纳米管。然而，由上述碳纳米管的制造方法所获得的碳纳米管，其是多层碳纳米管，或是少数的单壁碳纳米管与多数的多层碳纳米管的混合物。特别是，在气相流动法、化学气相蒸镀法中，单壁碳纳米管的制造非常困难。因此，为将单壁碳纳米管活用于各种技术领域，需要谋求可选择性地制造单壁碳纳米管的制造方法。

单壁碳纳米管 结构、性能、应用和健康与安全

碳原子可以以不同的方式结合在一起，从而产生了许多具有不同物理性质的碳的同素异形体。已知的同素异形体包括石墨、金刚石、富勒烯、纳米管和石墨烯， 后三个主要是人造的。

当这些碳的同素异形体作为添加剂使用时，它们的来源、形态和生产方法会影响材料的性能，因为碳的不同形态会带来很大的不同。石墨烯和单壁碳纳米管具有最佳的性能组合和优势。

除石墨烯外，这些碳基添加剂的生产规模可达数百吨或上千吨，并可用于工业用途。

碳纳米管
碳纳米管基本上分为两类：单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)。尽管有明显的共性，但由于结构上的差异，单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的物理性质存在显著差异。

区分单壁碳纳米管最重要的特征是，管壁只有一层石墨烯结构。换句话说，单壁碳纳米管可以被描述为单层石墨烯片卷起来形成的无缝空心圆柱筒。这就是为什么它们经常被称为石墨烯纳米管(GNTs)。

与单壁碳纳米管不同，多壁碳纳米管可被视为单壁碳纳米管的同心排列，即由多层石墨烯片无缝卷起成管状。

单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的这些差异，导致了它们在添加到材料中时，给材料的性能带来很大不同，并对材料产生了相应的影响。

例如，单壁碳纳米管的杨氏模量(有时被称为与材料在拉伸或压缩下承受长度变化的能力有关的弹性模量)，几乎比多壁碳纳米管高一个数量级(图1)。

单壁碳纳米管与多壁碳纳米管的物理参数

• 可为更大的直径，但可能会导致缺陷数量的增加

** 长度可更长，但只是在实验室规模

1 真正的纳米级管径
单壁碳纳米管的管径小于2 nm，而多壁碳纳米管的直径大于10 nm，可达数百纳米。

2 长且几乎无缺陷的结构
这两种类型的碳纳米管都可以生长到几百纳米甚至几毫米的长度，但通常都在1- 30微米的范围内。

3 高长径比(长度-直径比)
由于其直径较小，长度长，单壁碳纳米管通常具有较高的长度-直径比，从而具有前所未有的柔韧性。事实上，单壁碳纳米管给材料所带来的许多机械性能改进，都可以归因于高长径比。在极低的添加量下可以形成三维导电网络，起始添加量仅为总重量的0.01%。如此低的添加对颜色影响较小。

多壁碳纳米管的典型纵横比较低，因此电导率的渗透阈值较高。由于其更大的直径，多壁碳纳米管非常硬，其类似石棉的特性也会造成健康风险。

4 弹性
由于其较高的刚性，在不损坏结构的前提下，多壁碳纳米管不容易弯曲、扭曲、扭结或屈曲，而单壁碳纳米管具有柔韧性，可以更容易地恢复其原始结构。

5 优良的机械性能
单壁碳纳米管的抗拉强度和弹性模量是材料中最高的之一（分别为~50 GPa和~ 1000 GPa），这一特性适用于强化各种材料，包括聚合物复合材料。

理论上，在聚合物复合材料中，达到各向同性分布的单壁碳纳米管的理想分散，每添加1 %（质量比）的单壁碳纳米管，可使抗拉强度提高100 MPa。在实践中，达到要求的机械性能提升所需的单壁碳纳米管的剂量，可以低至0.2%（质量比）。

对于多壁碳纳米管，通常需要3- 5%的添加量来改善机械性能。高添加量会影响其他重要特性，如最终产品的表面质量和颜色。
6 导热性
在单位质量导热系数方面，单壁碳纳米管超过了多壁碳纳米管，可以作为提高导热系数的添加剂。这两种材料都能承受高温（在正常条件下高达750°C）。

7 导电性
单壁碳纳米管有一层碳原子，并根据空间的螺旋特性（手征）可表现出金属或半导体性能。这两种类型都有其独特的优点，分离后可用于纳米电子学。即使没有分离，原始单壁碳纳米管的高导电性(可以通过添加进一步提高)，可以添加极低量的添加剂来提高复合材料的导电性。

单壁碳纳米管不仅具有优异的导电性，而且由于其强大的碳-碳共轭键，金属特性的单壁碳纳米管的电流密度，比铜等金属的电流密度大1000倍以上，而铜等金属的电流密度受到电迁移的限制。换句话说，单壁碳纳米管具有较高的载流量。

碳纳米管作为一种抗静电添加剂在各种材料中有着广泛的应用。当导电添加剂的添加量高于所谓的“渗透阈值”时，这些改进材料的电导率就会出现。渗透阈值与填料的长径比成反比，单壁碳纳米管及其管束的长径比最高。这就是为什么理想分散和分布的单壁碳纳米管，能够在添加量低至0.01%时即能消散材料中的静电。而多壁碳纳米管需要更高的添加量，超过0.5%，才能达到相近的效果。

归功于其独特的结构和物理特性，单壁碳纳米管不仅可产生导电性，而且改善了材料的机械性能，且不会对健康造成负面影响，低添加量大大减少对最终产品的流变性能和可着色性的影响。

碳纳米管的合成
碳纳米管的合成主要有三种方法：

• 等离子弧放电：在氦气中，等离子弧放电生产碳纳米管。

• 激光蒸发(脉冲激光烧蚀)：在脉冲激光作用的高温反应中，石墨靶的蒸发。

• 化学气相沉积(CVD)：从碳氢化合物(甲烷、乙烯、乙炔)中催化(镍、钴、铁或其组合)沉积碳。

化学气相沉积（CVD）是商业化生产碳纳米管（CNT）最先进的方法。

这种方法在纳米管的直径、长度和形态方面也提供了更多的灵活性。然而，再现性往往具有高挑战性。

目前，OCSiAl是单壁碳纳米管的领先制造商。该公司每年生产数十吨高质量的单壁碳纳米管，并计划将这一规模增加到每年数百吨。

单壁碳纳米管（SWCNTs）的空间的螺旋特性（手征）和导电性

纳米管的几何形状由原始六边形晶格的手性向量决定。单壁碳纳米管自组装的类型(其手征)影响其导电性能，使其导电或半导电。

单壁碳纳米管的扭转状态可以用“n”和“m”的手性指数来描述，它们反映了将六边形晶格卷制成管状的方向矢量。

纳米管对材料电阻的降低取决于纳米管的用量、它们的长度以及在纳米管总量中导电碳纳米管的比例。单壁碳纳米管的添加，使得导电（金属性）纳米管的比例几乎增加了3倍。

单壁碳纳米管的应用

单壁碳纳米管被证明潜力巨大，可以作为多功能添加剂，并开发具有全新性能的新产品。改善多数已知材料的各种特性：赋予导电和抗静电性能，并增加强度、抗撕裂、柔韧性和附着力，以及许多其他参数，这取决于所需的应用。此外，通常单壁碳纳米管添加量为千分之一即可实现，确保无需更改最终产品的现有生产工艺。

对单壁碳纳米管的应用进行分类有几种方法。最常见的是根据行业、材料或工业产品类型来分。工业产品类型的分类，也可以根据单壁碳纳米管的潜在使用量进一步分类。

复合材料和增强塑料、工业涂料、汽车轮胎和橡胶工业制品、结构材料和电化学电源材料，占单壁碳纳米管消耗量的最大份额。就单壁碳纳米管使用量而言，其他应用包括粘合剂和润滑剂、抗静电塑料、透明导电薄膜和电缆。还有一些阻隔方面的应用，也会使用一定数量的单壁碳纳米管。

单壁碳纳米管市场潜力巨大

使用单壁碳纳米管的复合材料
单壁碳纳米管进入复合材料市场，基本集中在替代能源和基础设施(管道、建筑结构单元)、以及汽车和飞机结构材料等应用。这些行业需要具有更好物理性能的轻质并坚固的材料(风力发电机的叶片、船体、飞机部件、船舶等)。使用单壁碳纳米管，提高复合材料强度的解决方案数量正稳步增加。2, 3

使用单壁碳纳米管的增强塑料
增强塑料被广泛应用于许多行业，行业的市场价值达数十亿美元，而且正在经历迅猛的增长。增强塑料中单壁碳纳米管使用的增加，主要是由于汽车工业的需求，即通过减轻所有汽车部件的重量来减少燃料投入或电池用量；而航空航天工业除了要求减轻重量外，还需要能够抵抗极端条件和负载的材料。所有这些挑战都可以用单壁碳纳米管来解决。4

工业涂料中的单壁碳纳米管
在该领域，单壁碳纳米管被用作底漆和油漆的多功能添加剂，用于汽车涂层（车身、飞机、船体等）、设备(电器和家用电器)和储罐/器皿，5, 6, 7 以及生产线上的防静电地板。8 在广阔的工业涂料市场中，单壁碳纳米管可应用于一半以上的产品中。

汽车轮胎中的单壁碳纳米管
单壁碳纳米管应用于轮胎中，可以显著提高轮胎的硬度、抗撕裂性、燃油效率和抓地力。9 这种改进是在非常低的添加量下实现的，且不需要改变现有生产工艺。单壁碳纳米管可以赋予轮胎所需的导电性，而不需要任何其他导电填料（例如，无炭黑）。据估计，单壁碳纳米管在高级轮胎领域的潜在应用为30%，在标准轮胎领域的应用约为10%。

使用单壁碳纳米管的电化学电源
在电化学电源中使用单壁碳纳米管，可显著提升电池的各项性能。该市场多用于电动汽车、笔记本电脑和移动电话等应用的锂离子电池以及碱性电池。单壁碳纳米管添加到电池电极中，可以显著改善直接影响电源使用寿命的目标参数，如能量密度和循环稳定性。10.

橡胶工业制品中的单壁碳纳米管
单壁碳纳米管为基于各类橡胶、有机硅和热塑性弹性体的产品提供了技术优势。在改善橡胶复合材料的强度和弹性性能的同时，单壁碳纳米管也允许保留并在某些情况下增强其他重要的性能：如邵氏硬度、内聚力、动态强度、耐磨性、减少迟滞损耗和保持产品颜色。11 单壁碳纳米管有用于约三分之一橡胶工业制品的潜力。

含有单壁碳纳米管的结构材料
在沥青、12 沥青混凝土13 和金属基复合材料等材料中，14 单壁碳纳米管可使材料的结构特征得以保持，同时提供改善性能的表现。

潜力较小的单壁碳纳米管市场

单壁碳纳米管技术用于环境保护
在该行业，单壁碳纳米管的解决方案，正被开发用于危险气体和毒素探测器，以及气体和液体的过滤系统。一旦现成的市场解决方案可用，单壁碳纳米管可用于此类产品的3-5%。

单壁碳纳米管在生物技术和医学中的应用
由于其与生物分子(DNA和蛋白质)的化学相容性，单壁碳纳米管可作为生物传感器和医疗设备的组件。对植入物中单壁碳纳米管的测试表明，它们可进一步用作导管和神经系统植入物的涂层。目前也在开发用于活体内的解决方案，特别是用于单壁碳纳米管封装物质的靶向输送。16.

单壁碳纳米管用于电子学和微电子学
单壁碳纳米管强度高且有弹性和优异的电子性能。因此，在电子领域应用广泛，如智能纺织品、晶体管、射频识别（RFID）（电子标签）芯片、信息存储设备、集成电路、17互补金属氧化物半导体（CMOS）电池等。

就单壁碳纳米管应用的种类而言，上述仅仅是个别的例子。总的来说，添加单壁碳纳米管可以改变70%的现有材料，这相当于约3万亿美元的市场。在多项应用中已成功取得了实验室成果和专利。

单壁碳纳米管的大规模生产使得将实验室结果引入工业技术成为可能，并使大规模产品的制造成为可能。随着单壁碳纳米管产量的增加和价格的降低，其应用范围将进一步扩大。

单壁碳纳米管的健康和安全方面

与其他碳纳米材料相比，单壁碳纳米管具有很高的柔韧性，18这意味着它们在健康、安全和环境考虑方面，具有许多完全不同的特点。

潜在的肺部风险
对特定的单壁碳纳米管的评估表明，由于其相对尺寸较大，无法进行气溶胶试验，从而得出结论，结块的单壁碳纳米管无法进入肺的深部。单壁碳纳米管没有表现出刚性，这是其柔韧性的结果，它们有降低表面能的倾向，并有形成束捆或凝聚成团的倾向。国际癌症研究机构(IARC)将单壁碳纳米管归类为一种“不能分类为对人类有致癌性”的物质。18

嵌入到材料基质中
就消费者的暴露方面，被认为没有风险，因为消费者只是接触到包含在是聚合物基的复合材料中的单壁碳纳米管。一旦单壁碳纳米管被用作聚合物复合材料的增强或导电材料，它们就会高度结团并被聚合物包围。因此，它们不再具有任何纳米颗粒特征，甚至在复合材料被研磨、切割或以其他方式机械降解的情况下，纯单壁碳纳米管通常不会被释放，而只是作为高度聚集的聚合物结合颗粒的一部分。总之，消费者对单壁碳纳米管的暴露极为有限，且无论是通过吸入、皮肤或口腔暴露，均不被认为对消费者构成任何危害。19

生态毒性
毒理学家指出 20 与多壁碳纳米管和碳纤维不同，单壁碳纳米管具有很高的柔韧性，因此通常对细胞壁造成伤害的可能性较低。一项关于多壁碳纳米管对海洋藻类 21 影响的研究表明，多壁碳纳米管对海洋藻类具有急性和慢性毒性作用。而用单壁碳纳米管进行的研究发现，藻类暴露于单壁碳纳米管后没有毒性作用。22 这里需要注意的是，这两项研究都是根据相同的经合组织（OECD）测试指南201进行的。

注册及其他通知
2016年，欧盟REACH法规(化学品注册、评估、授权和限制)首次将单壁碳纳米管列为新物质。23 在欧洲，任何单壁碳纳米管的大规模商业化，都需要通过一系列测试后得到监管机构的批准。

2019年，美国环境保护署(EPA)在联邦公报上，发布了一份关于单壁碳纳米管的重要新使用规则（SNUR），授权在美国供应链上无限制地销售碳纳米管。

L. Forro, et al. “碳纳米管的电子和机械性能”，见纳米管科学和应用 (Tomanek and Enbody, eds), Kluwer学术/全会出版社(纽约，2000年)。
M. Ates, et al. 碳纳米管基础的纳米复合材料及其应用，粘合剂科学与技术，2017 31（18）卷，1977-1999页。https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01694243.2017.1295625
全球纳米管市场2019-2026。2019年9月。
https://www.datamintelligence.com/research-report/carbon-nanotubes-market
F.-L. Jin and S.-J. Park.碳纳米管强化聚合物复合材料的制备和性能概述，Carbon Letters 期刊，2011第12卷，57-69页。http://koreascience.or.kr/article/JAKO201120956424265.page
C. Simpson. 碳纳米管基涂料，粘合剂和密封剂工业，2013年5月。 https://www.adhesivesmag.com/articles/91920-carbon-nanotube-based-coatings
V. Vijayan, et al. 碳纳米管基第二代底漆涂覆汽车应用钢板的焊接性研究，机械科学与技术杂志，2017第31（9）卷，4405-4410页。
https://link.springer.com/article/10.1007/s12206-017-0840-7
S. Park and M. Shon.多壁碳纳米管对富锌环氧树脂涂层的保护效果。工业与工程化学杂志，2015年第21卷，1258-1264页。
V. Kravchenko.单壁碳纳米管。使用0.01%添加剂的抗静电地坪的根本改善。涂料世界，2017年。https://www.coatingsworld.com/issues/2017-03-O1/view_features/single-wall-carbon-nanotubes/
Y. Lu, et al.从纳米到巨人？轮胎强化的纳米管设计及在高性能轮胎中的应用。复合材料科学与技术，2016年第137卷，94-101页。
P. Sehrawat, et al. 锂电池中的碳纳米管：概述。材料科学与工程：B，2016年第213卷，12-40页。
研究证明单壁碳纳米管可显著改善弹性体性能， Nanowerk， 2015年https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=39408.php
A. Akbari, et al.利用碳纳米管改良沥青。世界应用科学杂志，2012年第18（4）卷，594-599页。https://www.idosi.org/wasj/wasj18(4)2012.htm
M. Faramarzi, et al. 碳纳米管改性沥青混凝土粘合剂：制备与界定方法。路面研究与技术，2015年第8（1）卷，29-38页。
C. Isaza Merino, et al. 作为替代技术，碳纳米管强化金属基质复合材料。合金与化合物杂志，2017年第707卷，257-263页。
W. Kim, et al. 碳纳米管基触屏可多点触控和多点触感的发展。传感器（Basel）杂志，2015年第15（11）卷，28732-28741页。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4701304/
G. Bisker, et al. 组织植入式胰岛素传感器的药物代谢动力学模型。高级护理材料，2015年第4（1）卷，87-97页。第一次出版：2014年7月31日。（自然杂志的相关新文章，请查看：https://www.nature.com/news/nanotube-implants-show-diagnostic-potential-1.18219）。
J. Luo, et al. 添加银粉和纳米管的热塑性聚氨酯为基础的导电粘结剂。复合材料科学与技术，2016年第129卷，191-197页。
德国联邦职业安全与健康研究所（BAuA）
单壁碳纳米管—注册档案。欧洲化学品管理局。
https://echa.europa.eu/registration-dossier/-/registered-dossier/18023/4/25/8
碳纳米管。国际癌症研究机构分级目录，第111卷。
https://monographs.iarc.who.int/wp-content/uploads/2018/06/mono111-01.pdf
实验证明在应用纳米管强化材料过程中无纳米管释放。Gupta-Verlag 博士。
https://www.gupta-verlag.com/news/technology/20190/tests-show-no-nanotubes-released-during-utilisation-of-nano-augmented-materials
L. M. Sherman. 单壁碳纳米管无生态毒性。塑料技术，2018年10月26日。 https://www.ptonline.com/blog/post/single-wall-carbon-nanotubes-show-no-ecotoxicity)
K. S. Pikula, et al.碳和硅纳米管和碳纳米纤维对海洋微海藻的影响。环境研究，2018年第166卷，473-480页。https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013935118303049?via%3Dihub
Turley, REACH 注册人未发现单壁碳纳米管有水生毒性。化学观察，2018年11月2日。https://chemicalwatch.com/71515/reach-registrant-finds-no-aquatic-toxicity-for-swcnts
单壁碳纳米管完成REACH注册。PCI（油漆与涂料工业）杂志，2016年10月16日。https://www.pcimag.com/articles/102634-reach-registration-completed-for-single-wall-carbon-nanotubes

过去几年，碳纳米管在负极材料中的应用已逐渐成熟，特别是在硅碳负极体系中，其分散性与导电性优势帮助行业缓解体积膨胀与界面不稳定难题。相比之下，碳纳米管在正极材料中的应用一直处于探索阶段，主要受限于复合均匀性、成本与规模化等因素。然而，随着电动汽车对高倍率快充、长循环寿命的需求不断上升，正极体系对导电网络的强化需求显著增加，碳纳米管成为解决高镍三元与高电压正极瓶颈的潜在路径。

近日，天奈科技在投资者互动平台披露，旗下四川天奈锦城材料科技有限公司正在实施一项全新的碳纳米管正极材料项目。该项目结合先进的碳纳米管制备技术与正极材料复合工艺，计划分阶段实现年产10万吨的产能布局，首期2万吨正在建设。这一动作无疑释放出一个信号：碳纳米管正极材料，正在成为产业化突破的重要新方向。

天奈科技作为国内乃至全球碳纳米管分散与应用的龙头企业，此前的增长动力主要来自导电剂市场。尤其是在磷酸铁锂体系扩产周期中，碳纳米管分散液一度成为标配。然而，这一赛道逐渐走向红海，市场竞争加剧、客户价格敏感度上升，导致龙头企业不得不寻找新的增量空间。正极复合材料恰好处于产业链升级的关键节点，其需求不仅体现在电池的快充与能量密度提升，也关系到下一代高电压材料体系的商业化可行性。因此，天奈科技通过“材料+导电”的方式切入正极复合，将自身从单一的功能材料供应商，转型为具备复合材料体系解决方案的综合供应商。项目本身的产能规划亦颇具看点。年产10万吨的新型正极材料规模意味着天奈科技并非试验性切入，而是有意在产业化初期就建立体量优势。考虑到首期2万吨产能，若能在两到三年内实现投放，足以进入主流动力电池供应链的产能门槛。更重要的是，该模式不仅能提升碳纳米管的整体应用价值，还可能在客户侧带来材料体系优化的粘性。从市场层面看，碳纳米管正极材料的潜力正在逐渐放大。高镍三元体系在能量密度提升方面依然是主流路线，但其高压环境下的电子传输效率不足、结构稳定性下降，始终是制约其应用的瓶颈。碳纳米管通过构建均匀且稳定的导电网络，可以明显改善界面阻抗与电子迁移效率，从而实现更高倍率下的稳定充放电。这对快充场景尤其关键，当前新能源汽车产业链对“15分钟充至80%”的要求，使得电池导电网络优化成为必然。与此同时，固态电池、锰基高电压正极等新兴体系，也需要新的导电解决方案。
国内其他材料与电池企业也在不同程度上探索碳纳米管在正极方向的应用潜力。贝特瑞在碳基材料方面布局较早，其产品体系涵盖石墨烯、碳纳米管及多孔碳，重点放在导电剂和负极复合材料领域，相关研发成果正在逐步拓展至高镍三元和高电压体系的适配研究。杉杉股份则通过与国际碳纳米管供应商合作，已经在负极材料快充性能提升方面形成量产应用，并尝试将碳纳米管导电网络的经验延伸到更广泛的电池材料环节。与此同时，下游电池企业如力神等，也在实验室层面与碳材料厂商展开联合开发，评估碳纳米管在正极复合材料中的可行性。整体来看，这些探索还处于验证与优化阶段，但它们共同指向一个趋势：碳纳米管在电池正极领域的应用正逐渐从概念走向产业化实践。从供应链角度看，这种探索具有明显的协同效应。一方面，碳纳米管生产企业需要与正极材料厂商深度绑定，才能实现工艺适配与成本优化；另一方面，电池企业也在寻找兼顾高能量密度与快充性能的综合解决方案。这种“三角合作”模式，可能会成为碳纳米管正极材料产业化的关键。日韩企业也在积极探索碳纳米管在正极体系中的应用路径。以LG Chem（LG Energy Solution母公司）为例，其官方资料显示，公司已布局碳纳米管导电剂的量产与应用，并指出该类材料可作为正极导电添加剂，提高电池容量和寿命。然而，产业化之路并非没有挑战。首先，成本控制是关键。碳纳米管虽然在国内已实现部分规模化生产，但其价格仍高于传统炭黑、石墨等导电剂材料。在正极体系中大规模使用CNT，意味着材料成本会直接传导至电池环节，若缺乏性能的明显差异化，客户接受度可能有限。其次，工艺适配性问题不容忽视。碳纳米管的分散性与团聚问题，若在正极复合环节控制不当，可能导致浆料均匀性不足，影响电池一致性。这需要材料企业不仅提供原料，还要掌握浆料工艺与电极成型的协同优化能力。第三，市场培育周期也需要时间。动力电池客户的验证流程通常长达两年以上，这意味着项目从建设到放量，仍需经历较长周期的爬坡与磨合。

韩国 单壁碳纳米管（SCNTs)+ 聚苯胺（PANI）新式超级电容，要革电池的命？

来源：用于超高能量和功率密度超级电容器的纳米细胞结构碳纳米管复合纤维
咱们平时用的电池，不管是手机里的还是电动车上的，大家最烦的就是啥？充电慢，用久了还不耐用。有没有一种技术，能像海绵吸水一样瞬间充满，又能像金刚钻一样经久耐用？
还真有，这东西叫超级电容器。它充电秒速，循环寿命随随便便就是十万次起步，能把锂电池远远甩在身后。但它有个致命的软肋：存不住太多电，也就是能量密度太低。这就好比一个短跑冠军，爆发力极强，但跑不了马拉松。所以过去它只能用在一些特定的地方，比如给公交车快充，或者做设备的内存备用电源，没法挑大梁。

但现在，这个局面可能要改变了。韩国科学技术研究院（KIST）和首尔国立大学的一个联合团队，最近就搞出了一个大新闻。他们研发出一种全新的超级电容器，用一种非常巧妙的方法，同时把能量密度和功率密度都提上来了，相当于既让短跑冠军练成了长跑健将，还给他穿了双更快的跑鞋。他们是怎么做到的？
秘诀在于一种全新的复合材料。
他们把两种东西结合在一起：一种是单壁碳纳米管（CNTs），这玩意导电性极强，但死贵死贵的，以前很难大规模用；另一种是聚苯胺（PANI），这是一种导电高分子，便宜又好加工。关键不在于简单混合，而在于化学键合。他们让这两种材料在纳米尺度上手拉手紧密结合，形成了一种独特的纤维结构。你可以把它想象成：用碳纳米管搭建了一个超高速、超坚固的立体高速公路网，然后让聚苯胺均匀地分布在这个网络的每一个节点上。

这样一来，电子和离子的传输效率得到了惊人的提升。电荷不仅能跑得快（高功率），还能在沿途设的无数个“小仓库”（聚苯胺）里存下更多的货（高能量）。

结果就是，这种新材料制造的超级电容器，性能爆表：
超级能扛：循环充放电超过10万次之后，性能几乎没衰减。这什么概念？如果你的手机电池能这么耐用，一天一充，可以让你用上273年。
稳定可靠：即便在高电压环境下，也能稳如泰山。
柔软可弯曲：可以做成纤维甚至薄膜，直接织进衣服里，为未来的柔性电子和可穿戴设备铺平了道路。

但这还不是最牛的。最厉害的是，他们顺带手把量产和成本的问题也解决了一大半。
碳纳米管之所以一直“曲高和寡”，就是因为成本太高。但韩国团队通过和廉价的聚苯胺复合，极大地稀释了整体成本。更重要的是，他们开发出了一套可以规模化生产的工艺流程，从单根纤维到300根并行的纤维束，都能连续稳定生产，而且性能保持一致。
他们最近还成功做出了膜状产品，这离大规模商业化应用又近了一大步。
这东西能用来干嘛？想象空间太大了。

电动车：快充几分钟，续航几百公里可能不再是梦。它甚至可以和现有锂电池配合工作，一个负责快速充放提供爆发力（加速、爬坡），一个负责稳定输出保障续航，完美组合。
无人机和机器人：不再需要频繁更换电池，可以持续工作更长时间，执行更复杂的任务。
wearable 设备：衣服本身就是电池，可以随意弯曲折叠，彻底告别充电宝。
这项技术的突破，不仅仅是一个实验室的成果，它更指出了一个清晰的方向：未来的储能，未必是某种材料一家独大，而是通过多种材料的复合与协同，取长补短，创造出性能更优越的解决方案。
这对于同样在新能源领域全力奔跑的中国来说，启示意义巨大。我们在锂电池产业链上有强大优势，但同时也要紧盯这些可能颠覆赛道的下一代技术。谁先在高性能、低成本的复合储能材料上取得突破，谁就能在未来的竞争中占据主动。
韩国人这次确实展示了一条可行的路，但比赛，才刚刚开始。