碳納米行業(yè)市場多大?2023碳納米管市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景預(yù)測

• 方蔓桃 2023年3月23日 來源：百度 1234 80
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我國科學(xué)家不僅在世界上合成出最長的碳納米管，而且加緊了碳納米管的應(yīng)用研究，研制出具備良好儲氫性能的碳納米管和具備初步顯示功能的碳納米管顯示器，并在利用其電子發(fā)射性能研制發(fā)光器件。

碳納米行業(yè)市場多大?碳納米管(CNT)是一種新型材料，其強(qiáng)度是鋼的100倍，而重量僅為鋼的四分之一，且導(dǎo)電率可與銅媲美。如果可以使用CNT制造纖維，理論上可以超過現(xiàn)有碳纖維的性能，從而使基于碳納米管的纖維能夠作為新型材料應(yīng)用于航空航天、軍事和交通等領(lǐng)域。然而，在纖維中保持碳納米管的優(yōu)異性能非常具有挑戰(zhàn)性，而且由于碳納米管的成本極高，商業(yè)化也很困難。

據(jù)外媒報(bào)道，由韓國科學(xué)技術(shù)研究院(KIST)全北先進(jìn)復(fù)合材料研究所(Jeonbuk Institute of Advanced Composite Materials)的Bon-Cheol Ku博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)與由蔚山國立科學(xué)技術(shù)院(UNIST)Han Gi Chae教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員合作開發(fā)出具有高拉伸強(qiáng)度和模量的CNT基復(fù)合碳纖維的低成本制造技術(shù)。

根據(jù)中研普華研究院出版的《2022-2027年中國碳納米管市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告》顯示：

碳納米管行業(yè)市場分析

我國科學(xué)家不僅在世界上合成出最長的碳納米管，而且加緊了碳納米管的應(yīng)用研究，研制出具備良好儲氫性能的碳納米管和具備初步顯示功能的碳納米管顯示器，并在利用其電子發(fā)射性能研制發(fā)光器件。

碳纖維通常由聚丙烯腈(PAN)聚合物或源自熱解燃料油的瀝青碳化而成。研究人員開發(fā)出新技術(shù)，通過將碳納米管與聚酰亞胺(PI)樹脂結(jié)合使用，在保持高強(qiáng)度的同時(shí)大大提高了模量。

韓國團(tuán)隊(duì)最初使用連續(xù)濕法紡絲工藝制造出CNT-PI復(fù)合纖維，成功制造出高模量(528 GPa)和高強(qiáng)度(6.2 GPa)的纖維。使用氯磺酸(CSA)作為溶劑，并在過程中進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，獲得的模量是市售纖維(約為320 GPa)的1.65倍。

此外，微觀結(jié)構(gòu)分析證實(shí)，通過減少纖維內(nèi)的空隙，制造材料的物理性能得到改善，并且CNT/PI組合改善了碳納米管的取向。研究團(tuán)隊(duì)能夠制造出具有更高模量的高強(qiáng)度纖維，同時(shí)用PI替代高達(dá)50%的昂貴CNT以降低總體成本。

亞太地區(qū)已成為碳納米管的主要生產(chǎn)地和消費(fèi)地。當(dāng)前，碳納米管的應(yīng)用思路主要有三類：第一類是結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，第二類是輕質(zhì)導(dǎo)電，第三類是高效熱管理。具體而言，碳納米管在增強(qiáng)材料、電極材料、濾膜以及催化劑載體等方面具有較高的實(shí)用性。碳納米管纖維在天線、數(shù)據(jù)電纜導(dǎo)體、多功能織物、高頻數(shù)據(jù)/模擬和射頻等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

隨著人們對碳納米管基本性能的深入理解、對碳納米管在生長中的結(jié)構(gòu)和性能控制技術(shù)的提升、及在對碳納米管器件制作和測試技術(shù)的提高，預(yù)計(jì)碳納米管很快會在電子器件、能源利用、環(huán)境治理、生物醫(yī)學(xué)等方面得到實(shí)際應(yīng)用。

碳納米管是性能優(yōu)異的新材料，其大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用需求最主要來自鋰電池和導(dǎo)電塑料領(lǐng)域，其中來自鋰電池的需求超過80%。受益于新能源汽車行業(yè)的發(fā)展以及高端智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備以及無人機(jī)等領(lǐng)域拉動(dòng)，我國動(dòng)力鋰電池、數(shù)碼電池行業(yè)發(fā)展均呈良好態(tài)勢，碳納米管受益于滲透率持續(xù)提升也將得到快速增長。

中國是一個(gè)快速發(fā)展的國家，擁有許多新興應(yīng)用，如儲氫、超導(dǎo)體、濾波器和電容器，中國為愿意投資于不斷增長的應(yīng)用領(lǐng)域的行業(yè)參與者提供了許多機(jī)會，中國還有廉價(jià)的原材料、低生產(chǎn)成本以及迎合當(dāng)?shù)匦屡d市場的能力，見證了電子和半導(dǎo)體最終用途行業(yè)對碳納米管的需求增加。

由于原材料及能源價(jià)格上漲，炭黑報(bào)價(jià)在2021年底由4.5萬元/噸提升至近10萬元/噸。而碳納米管伴隨規(guī)?；焖俳当?，經(jīng)濟(jì) 性已初步體現(xiàn)。假設(shè)正極材料中SP的添加量為3%，而碳納米管添加量為0.5%-1.5%。根據(jù)天奈科技公告，碳納米管粉體在2021年前三季度均價(jià)已降至22.2萬 元/噸，較2020年降低38.6%。我們中性假設(shè)2022年SP均價(jià)為7萬元/噸，碳納米管均價(jià)為21.1萬元/噸，測算得到添加3%SP對應(yīng)單噸成本為0.21萬元，添加 0.5%/1.0%/1.5%碳納米管對應(yīng)單噸成本為0.11/0.21/0.32萬元

碳納米管生產(chǎn)中主要使用的設(shè)備有超高溫爐、碳化反應(yīng)器、石墨化爐、砂磨機(jī)等。碳納米管體積密度小、比表面積大，生產(chǎn)中易出現(xiàn)纏繞，連續(xù)化生產(chǎn)難 度高。行業(yè)內(nèi)企業(yè)普遍會對流化床反應(yīng)器、純化和分散設(shè)備進(jìn)行改造、甚至自主設(shè)計(jì)，以此提高生產(chǎn)效率和連續(xù)性。例如，截止2022年1月底天奈科技共擁有59 項(xiàng)碳納米管相關(guān)專利，其中設(shè)備改進(jìn)相關(guān)專利為33項(xiàng)，占比達(dá)到56%。

碳納米管從20多年前的只能實(shí)驗(yàn)室合成，價(jià)格50-200美元/克，到目前可以百噸級生產(chǎn)，一噸的價(jià)格人民幣十萬到幾十萬，其成本下降了近四個(gè)數(shù)量級，成功進(jìn)入工業(yè)品市場，是不多的本土自主知識產(chǎn)權(quán)的新材料產(chǎn)業(yè)。預(yù)計(jì)到2023年，我國碳納米管導(dǎo)電漿料在動(dòng)力鋰電池、數(shù)碼電池領(lǐng)域的滲透率將分別達(dá)82.20%、31.9%。我國碳納米管需求量將達(dá)17.72萬噸，需求空間將達(dá)62億元。

2023碳納米管市場發(fā)展前景預(yù)測

受益于電池導(dǎo)電劑市場需求規(guī)模的持續(xù)增長，國內(nèi)已有市值百億級的碳納米管公司——江蘇天奈科技公司涌現(xiàn)，此外多家上市公司涉及碳納米管業(yè)務(wù)，例如貝特瑞、德方納米、道氏技術(shù)等。以前做石墨烯的多家公司也改弦更張，悄然介入碳納米管行業(yè)。碳納米管的市場前景吸引了眾多國內(nèi)資本爭相進(jìn)入，希望能分一杯羹。

目前國內(nèi)生產(chǎn)碳納米管的公司技術(shù)水平和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類似，大體呈現(xiàn)低水平重復(fù)建設(shè)，小、散、亂的局面。了解碳納米管行情的老板，投入資金，買到部分技術(shù)和圖紙，就又會形成一家技術(shù)水平和設(shè)備相似，甚至比原版圖紙更差的公司。據(jù)筆者不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)目前已有十多家從事碳納米管粉體生產(chǎn)相關(guān)的國內(nèi)企業(yè)。

經(jīng)過十多年的研發(fā)和推廣，在鋰電池行業(yè)中碳納米管作為導(dǎo)電劑，其效果非常明顯，使用已經(jīng)越來越普及。除了動(dòng)力電池，在數(shù)碼電池里碳納米管導(dǎo)電劑也開始使用。碳納米管導(dǎo)電劑的添加量比傳統(tǒng)的炭黑導(dǎo)電劑大量減少，同時(shí)能使粘接劑的用量降低至原來的50%左右，對鋰離子電池有綜合的明顯好處。

經(jīng)調(diào)研預(yù)計(jì)，在未來五年，全球碳納米管導(dǎo)電劑漿料(碳納米管導(dǎo)電劑漿料里含有3-5%的碳納米管，其余是溶劑NMP)需求量將保持40.8%的年復(fù)合增長速度，2022年需求量將達(dá)12萬噸，2023年需求量將達(dá)19.06萬噸。隨著鋰電池高鎳正極、硅基負(fù)極和固態(tài)電池等新技術(shù)應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大，碳納米管的應(yīng)用會爆發(fā)式增長，單是在鋰電池領(lǐng)域就會成為每年百億級的市場。

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