經(jīng)過近十年的推廣，在鋰電池行業(yè)中碳納米管作為替代炭黑（或石墨類）的導電劑，其使用已經(jīng)越來越普及。除了動力電池，在數(shù)碼電池里碳納米管導電劑也開始使用。碳納米管導電劑的添加量比常規(guī)的炭黑導電劑大量減少，同時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)高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)調研和預計，在未來五年，全球碳納米管導電劑漿料需求量將保持40.8%的年復合增長速度，2023年需求量將達19.06萬噸。
2014-2022年中國碳納米管導電漿料市場規(guī)模分析及預測（萬噸）
（數(shù)據(jù)來源：高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII））
國內碳納米管導電劑市場現(xiàn)如今已經(jīng)在10億元每年左右，隨著動力電池產(chǎn)業(yè)的快速增長，預計到2022年將達到45億元的國內市場。加上碳納米管另外的電池應用市場，逐漸會成為百億級的市場。
2014-2022年中國碳納米管導電漿料產(chǎn)值分析及預測（億元）
（數(shù)據(jù)來源：高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII））
受益于電池導電劑市場需求規(guī)模的持續(xù)增長，國內已有多家上市公司涉及碳納米管導電劑業(yè)務，例如貝特瑞、德方納米、道氏技術。還有多家相關公司在籌劃IPO，例如中科三順、鎮(zhèn)江天奈等。以前做石墨烯的多家公司也悄然介入碳納米管行業(yè)。碳納米管導電劑的百億級市場前景吸引了眾多企業(yè)爭相進入，希望能分一杯羹。
目前做碳納米管的公司技術水平和產(chǎn)品結構類似，大體呈現(xiàn)低水平重復建設，小、散、亂的局面。了解碳納米管導電劑行情的老板，投入資金，買到技術和圖紙，就又會形成一家技術水平和設備相似的公司。據(jù)筆者不完全統(tǒng)計，國內目前已有十多家從事碳納米管粉體生產(chǎn)相關的國內企業(yè)。
目前世界范圍內，生產(chǎn)碳納米管的公司規(guī)模都不大，很少有碳納米管粉體生產(chǎn)規(guī)模超過千噸級的，還談不上靠生產(chǎn)規(guī)模和資本規(guī)模形成優(yōu)勢。對這樣的精細新材料行業(yè)，最重要的是產(chǎn)品的性能指標和技術水平。誰能推出性能更好，成本又更低的產(chǎn)品，就可以占領市場。從技術進步中榨取利潤，通過技術進步來提高性能和降低成本，擊敗缺乏研發(fā)和創(chuàng)新，只靠低價格競爭的對手，結束碳納米管導電劑行業(yè)無序擴張的局面。
中國國內來說，碳納米管技術的開發(fā)大體經(jīng)過以下幾個階段：
1、第一代碳納米管生產(chǎn)技術，以能實現(xiàn)碳納米管噸級生產(chǎn)為主要目標，對管徑和導電性之類指標，沒太大要求。生產(chǎn)的碳納米管直徑在10-30nm左右，通過移動床/流化床實現(xiàn)了大批量噸級生產(chǎn)。
2、第二代碳納米管技術，通過對催化劑的調控，實現(xiàn)了10nm左右碳納米管的生長，生產(chǎn)出來的碳納米管是幾百微米聚團結構，對更細管徑和定向結構沒什么追求。
3、第三代碳納米管技術，通過層狀無機載體的調控，實現(xiàn)了碳納米管的定向結構生長，在實際批量放大的時候，碳納米管的管徑在7-11nm，比表面230-300m2/g。因為碳納米管產(chǎn)物里含有硅元素，純化比較麻煩，純化到電池級成本高。
4、第四代碳納米管技術，國內好幾個公司正在逐步定型的技術，低密度易分散小管徑碳納米管，比表面在250-350 m2/g，堆密度0.01-0.02g/ml。因為碳納米管產(chǎn)物密度比較低，所以用流化床生產(chǎn)很辛苦，因為單位體積的反應器生產(chǎn)能力和產(chǎn)物的密度成正比。過程的可控性有波動，批次差異明顯，平均管徑8.幾nm的碳納米管。做催化劑過程效率低，成本高，產(chǎn)生很多廢水，環(huán)保壓力大，碳納米管生產(chǎn)成本高。
5、第五代碳納米管技術，趙社濤2018年開發(fā)了一種低密度薄壁陳列碳納米管，是陳列式的碳納米管，蓬松易分散。碳納米管的層數(shù)在2-4層，是薄壁的碳納米管，比表面450m2/g左右。碳納米管的管徑在3-8nm，是小管徑的碳納米管。但是也是密度低，大約0.01-0.02g/ml，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)碳納米管低很多。
6、第六代碳納米管技術，趙社濤于2019年，逐漸定型了一種和傳統(tǒng)碳納米管生產(chǎn)工藝兼容的小管徑薄壁碳納米管技術，兼容于傳統(tǒng)流化床或移動床設備，可以高效、低成本生產(chǎn)高導電性碳納米管，產(chǎn)物堆密度0.05-0.07g/ml，催化劑倍率9-40倍之間可以調節(jié)，平均管徑6.0-7.5nm左右，可以形成多種規(guī)格。催化劑可以簡易、高效率的大批量生產(chǎn)出來，工藝環(huán)保，解決了高質量碳納米管大批量生產(chǎn)的瓶頸問題。利于使用普通的碳納米管生產(chǎn)設備按照正常效率生產(chǎn)，因為反應器的體積確定后，生產(chǎn)效率是和產(chǎn)物的密度成正比的。
因為管徑細，層數(shù)薄，缺陷少，導電性高，相比第四代碳納米管技術，可以大量減少添加量。在三元鋰電池了，建議添加量為0.15%-0.30%。
第六代小管徑碳納米管規(guī)格表
第六代碳納米管，金屬含量為鈷，含量小于0.25%-1%wt。對比俄羅斯某公司單層碳納米管，其金屬含量為15%，而且是鐵金屬。
一般來說，碳納米管小管徑薄壁的特性和催化劑的高收率互相矛盾，很難兼得，制造成本很高。但是趙社濤工藝的第六代小管徑薄壁碳納米管催化劑倍率高，制造成本和傳統(tǒng)普通的多層碳納米管相似，而且使用現(xiàn)有碳納米管生產(chǎn)設備就可以生產(chǎn)。碳納米管的管徑越小，層數(shù)越薄，導電性就越好，在鋰電池里的添加量就越少，在相同制造成本下，性價比就越高。
在碳納米管大型化生產(chǎn)設備方面，經(jīng)過10多年的工藝、催化劑、應用和下游市場不斷實踐，趙社濤創(chuàng)新設計了一種大型碳納米管反應器，單個反應器有望達到每年1000噸以上的生產(chǎn)量。通過大型化的碳納米管反應器，碳納米管的生產(chǎn)流程才能逐漸接近工業(yè)生產(chǎn)的要求，大大降低碳納米管的生產(chǎn)成本和銷售價格，具有極強的競爭力。高工鋰電研究所2017年報道過本人在碳納米管反應器方面的進展。
通過碳納米管生產(chǎn)工藝的持續(xù)升級，推出更有競爭力，導電性更好的低成本、小管徑、高收率碳納米管品種，結合碳納米管生產(chǎn)設備的大型化，有望改變目前碳納米管產(chǎn)業(yè)無序低水平重復建設的局面。 采用趙社濤的第六代薄壁小管徑碳納米管技術，將有望具備碳納米管行業(yè)最強的競爭力和盈利能力之一。
