碳纳米管特性、应用及其生产技术！

5月前浏览6393

碳纳米管因其卓越的理化特性，在新材料领域初步绽放风采，逐步实现工业化，也在锂电池产业得到广泛的应用，吸引了工业界越来越多的关注。

国内碳纳米管用在动力电池上作为导电剂，其市场随着动力电池产业的快速增长，规模已达到几十亿元每年，有多家国内外公司和上市公司已介入碳纳米管导电剂领域，例如道氏技术、德方纳米、美国卡博特等公司。随着锂电池高镍正极、硅基负极和固态电池等新技术应用规模扩大，碳纳米管的市场还会爆发式增长，单是在锂电池领域就会成为每年百亿级的市场。

碳纳米管除了优异的导电性，还具有超高的力学、热学性质等庞大潜在市场可开发。1996年诺贝尔化学奖得主尊敬的Richard E. Smalley先生（富勒烯的发现者）曾说：“碳纳米管是人们所能制造出来的最强、最刚、最硬的分子，同时是最好的热和电的分子导体”。听起来这似乎又是科学家的美好预测和愿望，但这正是聚源材料科技（遵义）有限公司介入碳纳米管行业的初衷，也是产业化的目标所在。锂电池导电剂的应用，只是碳纳米管产业化的“冰山一角”，是资本和传统化工新材料企业认识碳纳米管的第一步。碳纳米管在触摸屏、晶体管、生物医疗、太阳能光伏电池、轮胎、燃料电池、药物输送、储氢、高分子材料、电容器、复合材料等领域会有更广阔市场，会持续突破多个百亿级的市场，成为一个千亿级市场的产业。

巨大的碳纳米管应用市场，就需要足够的碳纳米管生产能力来支撑以及低成本高质量的碳纳米管的可持续供应，才能打开巨大的下游潜在应用市场。早期碳纳米管的吨级生产是靠固定床/移动床设备来实现的，在水平放置的管式炉内，通过精巧的装置，来实现催化剂和烃类原料的连续加入以及碳纳米管产品的连续产出，可实现单台设备每年吨级到几十吨级的第一代碳纳米管工厂的生产。截止到目前，对一些特殊种类的碳纳米管，或者一些特殊原料作为碳源的碳纳米管生产，使用固定床/移动床的第一代碳纳米管工厂仍有部分市场空间。

为实现更大规模的碳纳米管生产，以流化床为反应器的第二代碳纳米管工厂，一定程度解决了更大规模的生产问题，单台反应器年产能可达百吨级到几百吨级。目前国内的碳纳米管大规模生产，多家生产公司基本以流化床反应器为主。随着更大规模生产要求的出现，流化床反应器具有的：1、不能按比例放大；2、容易积碳、结焦堵塞反应器；3、停炉清理反应器困难、耗时周期长等问题，严重制约了流化床反应器的单台产能扩大。目前行业内流化床反应器的内径基本以500mm\600mm\800mm为主，进一步扩大的难度很大。

除了单台设备的年产能要求，随着锂电池行业的进一步发展，少数特殊场合对碳纳米管的导电性也提出了更高的要求，希望碳纳米管的导电性能更进一步的提升。

有鉴于此，聚源材料科技（遵义）有限公司和国内知名碳纳米管专家赵社涛先生结缘通力合作，经过2年的技术攻关，在国内最新成功打通单台设备年产千吨级的第三代碳纳米管工厂生产线。第三代碳纳米管工厂，结合了固定床和流化床设备的各自优势，克服了各自原有的固有缺陷，从而实现长周期的连续运转、设备可大型化和布局紧凑等优势。此外，秉持“多壁碳纳米管的生产成本，逼近单壁碳纳米管的性能”为开发指导思想，利用此大型化的第三代碳纳米管工厂生产线，优化催化剂和工艺，在此大型设备上实现了薄壁碳纳米管产品的单台设备千吨级年生产能力。产物堆密度0.05-0.07g/ml，易分散，催化剂倍率7-20倍之间可以调节，平均管径6.0-7.5nm之间调节，平均碳纳米管层数4-6层左右，根据不同用途可以形成多种规格。生产过程简易、高效，绿色环保，解决了高质量薄壁碳纳米管大批量生产的瓶颈和成本问题，从而率先解决了薄壁碳纳米管的超大批量生产难题。

聚源材料科技（遵义）有限公司，根据市场要求也能生产平均管径15nm的通用碳纳米管，平均管径8.5nm的阵列碳纳米管。此外，聚源材料科技（遵义）公司还打通了CVD法生产单壁碳纳米管的工艺流程，正进一步扩充生产设备中。