千亿球友会

行业的景气自然会引起人们对产业上下游的关注，锂电行业也不例外。下游方面，2022年上半年，新能源电车在中国销量已突破220万辆。上游方面，锂电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜构成。正极材料主要包含三元材料、磷酸铁锂材料、磷酸锰铁锂，负极材料则有石墨类材料和硅材料。各大企业在各结构环节都积极寻求技术创新与突破，仅占锂电池成本2%的导电剂也不例外，新型导电剂碳纳米管也越发受人们的关注。

碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs），又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料，主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2~20nm。

碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成，因此按照石墨烯片的层数可分为：单壁碳纳米管（Single-walled Carbon nanotubes, SWCNTs）和多壁碳纳米管（Multi-walled Carbon nanotubes, MWCNTs）

碳纳米管拥有极高的强度和极大的韧性，具有良好的导电导热性能，且自身化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性，因此碳纳米管在体育用品、橡胶、抗静电涂料、导电塑料、储氢材料及航天材料等多个领域均有广泛应用。

碳纳米管最主要的应用是锂离子电池。因其导电性能优良，长径比极高，碳纳米管作为导电结构与锂离子电池电极材料结合可以获得具有良好电化学性能的复合电极材料，降低锂电池内阻，提高锂电池电极片的粘结强度，从而在不同的应用模式下显著提高电池的容量性能、倍率性能以及循环寿命。

常用的碳纳米管制备方法主要有：电弧放电法、激光蒸发法、化学气相沉积法（碳氢气体热解法）、固相热解法等。

化学气相沉积法是将烃类或含碳氧化物引入到含有催化剂的高温管式炉中经过催化分解后形成碳纳米管。化学气相沉积法也是碳纳米管工业生产的主要方法之一。

催化剂作为碳源分解活性中心以及石墨碳沉积中心，它的选取、制备、以及载体的选取也将对碳纳米管的成核、生长速率、密度、分离、纯化等有很大影响，将导致碳纳米管具有不同的形貌和结构，是碳纳米管制备中的重要影响因素。

常见催化剂种类为：金属单质和化合物。研究发现采用二茂铁等化合物的催化活性比同种金属单质的要强，在固体酸的催化下，碳纳米管的生成温度比以金属单质作催化剂的生成温度要低300℃～400℃。在碳纳米管生长过程中，温度过高易造成催化剂颗粒的烧结和集聚，催化剂的失活。另外，化合物催化剂与基底间的作用力比单质金属的弱，易于碳纳米管的提纯。

催化剂颗粒越小，其熔点越低。对于纳米颗粒，表面原子数与颗粒内总原子数之比随颗粒的增大而减小，其表面张力也随之降低。因此，在碳纳米管的生长过程中，厚度较小的催化剂膜在较大的表面张力作用下形成较小的颗粒，而厚度较大的催化剂膜则形成较大的颗粒。