锂离子电池是依赖锂离子在正负极之间的变化施行充放电的二次电池，紧要由正极、负极、隔阂和电解液构成。导电剂则做为关键性的扶助材料，涂覆于正极材料和负极材料。

为甚么要加导电剂？

锂电寻常的充放电流程，须要锂离子、电子的联合参加，这就请求锂离子电池的电极务必是离子和电子的混杂导体，电极反响也只可够产生在电解液、导电剂、活性材料的接合处；正极活性材料多为过渡金属氧化物也许过渡金属磷酸盐，它们是半导体也许绝缘体，导电性较差，务必要插手导电剂来改进导电性；

负极石墨材料的导电性稍好，不过在屡次充放电中，石墨材料的膨胀紧缩，使石墨颗粒间的来往节减，空隙增大，乃至有些摆脱集电极，成为死的活性材料，不再参加电极反响，于是也须要插手导电剂维持轮回流程中的负极材料导电性的平静。

导电剂中央效用：增加活性物资间的导电来往，升高电子电导率

为了保证电极具备杰出的充放电功能，在极片制做时时常插手必然量的导电剂，在活性物资之间、活性物资不集流体之间起到汇集微电流的效用，以减小电极的来往电阻，加快电子的移劢速度。

其余，导电剂也许升高极片加工性，增进电解液对极片的浸湿，同时也能有用地升高锂离子在电极材猜中的迁徙速度，低落极化，进而升高电极的充放电效率和锂电池的哄骗寿命。

依据来往的导电形态，导电剂也许分为点来往导电网络、线来往导电网络和面来往导电网络，包罗了SP炭黑、导电石墨、VGCF、碳纳米管和石墨烯。

炭黑类和导电石墨类属于保守导电剂，他们的关联技巧曾经较为圆满，价值便宜，且被宽泛运用于商场；

而VGCF、碳纳米管和石墨烯则属于新式导电剂，有着差别于保守导电剂的导电式网络，能更好地提拔电极材料的导电功能，进而低落了导电剂的增加量，升高活性物资的含量。

导电剂仅占锂电池成本的2%左右，就义部份小成本而赢得材料克容量增大、轮回功能更好等上风成为下游锂电池厂商的掂量琢磨。

导电剂的增加量顺服“浸透阈值”理论，即导电剂在增加到必然量后在活性物资之间抵达最优的导电网络，接续增加则不能显著提拔电极材料的导电功能。

保守炭黑导电剂在正极材猜中的增加量普遍为3%，而新式导电剂因其高效的导电功能，普遍可将增加量低落至0.5-1.0%。以保守的导电炭黑和碳纳米管施行对照，碳纳米管的增加量仅为炭黑的1/6-1/2。尽管碳纳米管单价是炭黑单价的10倍，但碳纳米管较低的搀杂量使得其整体耗费为炭黑的1.4-5.5倍。

导电剂行业进展紧要以年为分水岭。年以前，华夏新动力汽车商场处于起步阶段，锂电池导电剂的商场由保守导电剂据有，包罗炭黑、导电石墨等。

年往后，受下游新动力汽车商场须要启发，动力电池产销量大幅提拔，而碳纳米管等新式导电剂也许显然提拔磷酸铁锂编制和三元编制动力电池能量密度，新式导电剂着手加入迅速浸透阶段。

保守电导剂紧要依赖出口，新式导电剂国内技巧超过，跟着碳纳米管的浸透，导电剂的国产化率提拔。

年，保守导电剂的商场据有率抵达85.5%。保守导电剂包罗炭黑、导电石墨等。保守电导剂紧要依赖出口，年导电剂的国产化率惟独12.9%。

保守导电剂的临盆企业包罗美国卡博特、瑞士特密高、日本狮王、日本电气化学等企业，这些企业均为寰球性的跨国公司，交易繁杂，波及宽泛。

国内炭黑和石墨财产老练，但导电炭黑、导电石墨产物的导电性、散开性等功能和海外产物差异较大，国内以临盆低端产物为主，没法餍足高端商场须要，高端产物依赖出口。导电剂并非国内炭黑、石墨行业收入的紧要泉源。

保守导电剂自己不具备功能上风，且在电极内部难以匀称散开，没法餍足动力电池的日趋延长的功能须要。整体而言，炭黑导电剂的颗粒有几十纳米，导电石墨的颗粒有几微米。

跟着下游动力电池对能量密度、倍率功能、轮回寿命等功能请求渐渐升高，保守导电剂市占率渐渐低落，新式导电剂凭仗功能上风振兴。

年以来，受益于新动力汽车商场须要启发，动力电池出货量延长，新式导电剂着手加入迅速浸透阶段。跟着动力电池的须要启发，锂电池对容量、轮回功能的请求越来越高，而材料的导电性极大影响着这些成分，插手颗粒小的导电剂是处置这一困难的最直接法子。

基于新式导电剂的功能上风，导电剂着手从保守导电剂向新式导电剂碳纳米管、石墨烯、VGCF过渡，导电剂的颗粒越来越小。瞻望碳纳米管的浸透率将由年的13.6%敏捷延长到年的46.1%。与保守导电剂不同的是，新式导电剂国内技巧超过，跟着新式导电剂的浸透，导电剂的国产化率将提拔。

VGCF是经过局面成长的纳米碳纤维，属于初次浮现的线状导电材料。VGCF具备长径比大、纤维硬度高的特色，但由于颗粒有几百纳米，难以做到在电极内部匀称散开，加工工艺繁杂。

初期的A的LFP电池和松下的电池有采纳VGCF，VGCF关于LFP功能和功率的提拔特别优良，但因价值缘故和工艺缘故没有宽泛运用。

石墨烯于年被初次发觉，具备较大的比表面积，杰出的导电性和导热性，现在多运用于高科技范畴；制做成本高，难以实行财产化，在锂电池范畴的运用尚处于协商阶段。

石墨烯电子对离子导电有妨碍，插手纯石墨烯导电剂的电子会在轮回几十周后跳出来，这一点会影响电池的轮回平静，但石墨烯具备升高压实、特为是在高压实密度下维持极片柔韧性的上风，而磷酸铁锂颗粒小，石墨烯片层构造也许参于导电网络的搭建，现在多于是复合导电浆料的形态运用。

下游新动力商场向好，碳纳米管做为新式导电剂的紧要产物，将赢得迅速进展。华夏告诉将在年停售燃油车而且在年通盘中止哄骗燃油车，欧洲出台最严酷碳排放战术，战术倒逼各大车企转向电动化。按照华夏动力锂电池商场须要量展望，碳纳米管导电剂将在年有着73.2GWh的须要量，商场产值将抵达20.8亿元。

导电剂的中央目标：粒径、纤维长度、比表面积、电导率。其余，不活性物资的来往形态做为材料自己的特点，是影响导电剂的增加量和电池功能的关键成分。

导电剂做为锂离子电池的急迫构成部份，直接影响电池的内阻、倍率功能、热平静性、能量密度、轮回哄骗寿命等功能。

碳纳米管与活性材料之间的线性来往，导电效率极高；进而实行迅速充放电，大幅提拔电导率，改进倍率功能；并对热平静性、能量密度、轮回哄骗寿命等关键技巧目标都有提拔。

碳纳米管为管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层的石墨烯层缭绕中央轴按必然的螺旋角弯曲而成的无缝纳米级管状构造，普遍分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管。碳纳米管导电剂具犹以下特色：(1)碳纳米管具备杰出的电子导电性，纤维状构造也许在电极活性材猜中造成持续的导电网络；(2)增加碳纳米管后极片有较高的韧性，能改进充放电流程中材料体积改变而引发的剥落，升高轮回寿命；(3)碳纳米管可大幅度升高电解液在电极材猜中的浸透本领；(4)碳纳米管不易散开。

碳纳米管做为导电剂插手电极中也许建立通达的电子导电三维网络，造成与活性材料之间的线性来往，阻抗低，团体导电性提拔。相较于保守导电剂，碳纳米管可进一步节减导电剂增加量，进而提拔电池团体带电量。

除此，碳纳米管奇特的导电网络可提拔电池的倍率、散热功能、轮回寿命等，进一步提拔归纳功能。碳纳米管提拔电池归纳功能，合用于正极如三元、钴酸锂、磷酸铁锂等不同编制和硅基负极等。

碳纳米管的增加量仅为炭黑的1/6-1/2，增加量少，活性物资比例更高。相较于炭黑，采纳碳纳米管也许有用提拔带电量。在NCM中碳纳米管导电浆料做为导电剂放电所表现的比容量最大抵达.8mAh/g，而保守导电剂SP/Ks-6(比例为2∶1)放电比容量为.9mAh/g。

轮回功能方面，CNT所造成的导电网络不会在电池充放电流程中由于电极材料的膨胀不紧缩而分解，防止了锂电池在充放电流程中由于导电网络摧残而引发的容量降落，于是CNT导电剂可进一步提拔锂电池的轮回寿命。

在NCM中，按照轮回数据也许显然看出，50周轮回后，关联于保守导电剂SP/Ks-6(5.0%)容量维持率的70.3%，CNT/Gra=2/1导电剂扣式电池的容量维持率为64.4%，CNT为82.9%。

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碳纳米管改进LFP的导电性，升高材料电导率。以CNT/CB为导电增加剂时，LFP含量为85%时，0.2C下容量有.1mA·h/g，而1.2C倍率下仍可维持76%的容量，讲解其具备很好的充放电倍率。

这是由于纳米级的CB（20～60nm）颗粒供给了LFP颗粒之间的短程电子传输，而长度30～μm的CNTs可认为LFP供给长程的点对线型导电路线，进而大大改进了LFP的导电性，升高了LFP的倍率和轮回功能。

硅基负极因导电性题目须要增加高功能导电剂来提拔其导电功能，碳纳米管导电浆料在硅基负极中展现出杰出的功能。

1）优良的导电性补救了硅原子带来的不够。2）硅碳负极须要处置热膨胀题目才可哄骗，于是其束缚构造平静性相当急迫，而碳纳米管具备很好的化学平静性。3）极大的比表面积也许有用的缓和硅基负极在锂离子脱嵌流程中硅材料构造的坍塌。

碳纳米管三个紧要须要延长点：①华夏三元动力电池商场对碳纳米管导电浆料须要维持高速延长；②三星SDI、松劣等日韩企业加快在动力锂电池范畴导入碳纳米管导电浆料；③硅基负极商场渐渐放量，对碳纳米管导电浆料须要提拔。按照测算，年受疫情影响，新动力汽车须要不及预期，寰球碳纳米管导电浆料须要瞻望抵达6.39万吨，商场空间抵达24.5亿元，须要瞻望抵达74.11万吨，商场空间抵达.7亿元，商场空间五年复合延长率为57%。

寰球新动力车正处于迅速进展阶段，华夏告诉将在年停售燃油车而且在年通盘中止哄骗燃油车，欧洲出台最严酷碳排放战术，战术倒逼各大车企转向电动化。自年起，寰球新动力汽车产量高增速进展。

细观国内商场，年是华夏新动力汽车元年，-年接连出台新动力汽车典范和津贴战术，商场迅猛进展，瞻望年国内新动力汽车产量抵达万辆，年抵达万辆，五年复合延长率为32%。

跟着下游动力锂电池的启发、碳纳米管浸透率的提拔、碳纳米管导电浆料技巧的进展、产物老练度的升高，碳纳米管导电剂将渐渐成为国内干流的劢力电池导电剂。

按照高工锂电数据，碳纳米管在动力锂电池行业的浸透率瞻望在年抵达82%。连合华夏动力锂电池商场须要量展望，碳纳米管导电剂将在年有着73GWh的须要量，商场产值将抵达21亿元，并于年抵达GWh的商场需乞降48亿元的商场产值，瞻望他日三年将维持复合年延长率32%的增速进展。

跟着碳纳米管导电剂技巧的老练，耗费电池范畴把眼光从保守的炭黑变化到了碳纳米管。现在由于所占成本琢磨，商场上60%以上的厂商仍然会接续筛选便宜的炭黑。但产物的体积削减化抵耗费电池的功能提议了更高的请求，他日导电功能更好的碳纳米管将成为筛选。

连合华夏耗费电池商场须要量展望，年耗费电池碳纳米管须要量为8GWh，产值为3亿元，年抵达14GWh的商场需乞降3亿元的商场产值，瞻望他日三年将维持复合年延长率5%的增速进展。

保守导电剂依赖出口，新式导电剂国内技巧超过。华夏锂电池导电剂的国产率从年的12.9%渐渐延长到了年的31.2%，年复合延长率为24.7%，以此瞻望年的国产率将提拔到48.5%。

增量商场的提拔起间象征着国产导电剂的须要商场将处于供不该求的状况，为形陈范围经济且成本低落的国内导电剂临盆厂商供给了时机，年，碳纳米管浆料的价值约为4万元/吨，较年降落一半。

做为动力电池的导电剂，碳纳米管要具备较高的长径比、纯度高级特点，对临盆企业的散开技巧请求也高。

团体而言，碳纳米管临盆技巧请求高，行业聚合度高。年，华夏碳纳米管导电浆料出售额排名前三的企业离别是天奈科技、三顺纳米、青岛昊鑫，市占率离别为34.1%、18.9%、15.3%，CR3抵达68.3%，排名前五的企业市占率抵达87.6%。

碳纳米管做为锂电池导电剂的运用初期，临盆企业将碳纳米管以粉体的形态供应锂电池厂商，碳纳米管在电极材猜中没有有用的散开，仍然处于聚团状况，导电功效并不睬想。

往后经过适合的散开剂、散开法子和摆设，将碳纳米管经过浆料形态导入锂电池，实行了碳纳米管导电剂的贸易化和财产化。

碳纳米管导电剂的临盆技巧壁垒很高，第一个技巧技巧壁垒在于碳纳米管合成阶段CVD催化剂编制的开辟及建立，催化剂的原料、功能将直接影清脆续产出的碳纳米管的原料。

第二个技巧壁垒是碳纳米管在浆猜中的散开技巧，散开功效将直接影响导电浆料的导电功能。

碳纳米管企业财产化进展方位：

1.更高长径比、更高纯度、更高散开度、更高临盆效率

更高长径比、更高纯度、更好散开度、更高临盆效率是新式导电剂-碳纳米管的进展方位。

管径渐渐减小，比表面积陆续飞腾，客户端哄骗的增加量陆续降落；陆续提拔纯度，应对动力电池对长轮回寿命、积存寿命陆续提拔的须要；陆续提拔散开性，是后续电池厂家造成好的散开的底子。

2.单壁碳纳米管的财产化

现在商场上的碳纳米管根本为多壁碳纳米管，而单壁碳纳米管由于直径小、长径比更大具备更优良的功能，对电池轮回性及容量的提拔更为显然。单壁碳纳米管用量更少，也许进一步低落锂电池中导电剂的含量。

不过现在单壁碳纳米管临盆成本很高，价值很高，性价比低，不能被商场采纳，现在只用于多数高端产物中。俄罗斯OCSiAl是寰球唯独一家据有范围化产业合成单壁碳纳米管技巧的科技公司，现在年产能为75吨。单壁碳纳米管的财产化是各碳纳米管临盆企业他日研发的方位。

3.做为导电剂，被取代的也许性很小

现在碳纳米管的运用场于迅速取代阶段，自己技巧加快迭代，被其余产物取代的也许性很小。做为导电剂，碳纳米管仍将维持10-15年的运用上风。

4.进展碳纳米管在其余范畴的更多运用，如导电塑料等

导电塑料是将塑料做为基材和百般导电增加剂混杂，用保守塑料的成型斱法加工而成的成效型高分子材料，导电塑料实行了从绝缘体到半导体再到导体的庞大改变，具备百亿级的下游运用商场。碳纳米管和石墨烯是新一代碳系导电材料，凸起好处是填充量比炭黑少，对塑料的力学功能损伤小。

现在国内碳纳米管导电塑料的哄骗现在还较罕见，照旧以炭黑系的导电塑料为主。碳纳米管企业须要处置散开性、运用成本等题目，凭仗碳纳米管的功能上风实行取代。

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