【DT新材料】获悉,近日,日本瑞翁株式会社(Zeon Corporation)与台湾泛亞應用科技股份有限公司(SiAT)签署战略合作协议。瑞翁将领投2000万美元(约1.44亿人民币)的C轮融资,支持SiAT扩大单壁碳纳米管 (SWCNT) 导电浆料的产能。
单壁碳纳米管虽然制备难度更高、价格昂贵,但具有比多壁CNT更高的比表面积、电导率和分散性,是下一代电池技术的关键纳米材料。目前,全球范围内对锂离子电池的需求在消费应用领域(例如电动汽车、无人机和EVTOL飞机)以及工业领域(包括人工智能服务器BBU、可再生能源储能系统和自动化机器人)均呈现激增态势。
Zeon是全球首家采用“超级生长(Super Growth)”工艺实现单壁碳纳米管量产的企业。其ZEONANO®产品具有高纯度、大表面积和高长宽比的特点。同时,SiAT开发了高效分散的单壁碳纳米管浆料,并推出了两款已通过制造商测试的配方——LSC2102(NMP基)和LSC1101(水基),用于解决单壁碳纳米管的关键分散性问题。
单壁碳纳米管一直因为其超高的强度、电导率和热导率而广受学术界关注,但是为何最近突然在产业界“爆火”了呢?
碳纳米管真正的“火”源于新能源汽车产业链新一轮材料升级所带来的确定性需求增长。随着动力电池能量密度不断提升,传统导电剂体系的问题限制了硅碳负极、固态电解质等新材料的性能释放。因此结构稳定、导电效率高、耐化学腐蚀能力强的碳纳米管成为“理想导电网络构建者”。另一方面,由于创新制备方法及工艺革新等原因,碳纳米管的制备成本大幅下降,推动了其从“实验室材料”向“批量应用材料”的转变。
应用方面:
正负极材料中:碳纳米管拥有一维结构和高长径比,能构建起三维连续导电网络,可以显著提高极片的电子传输效率。尤其在厚极片、高面容量的电池方案中,表现出明显的倍率优势和低极化特性,是理想的替代材料。目前主流电池厂商,如宁德时代、蜂巢能源、中创新航等,已普遍将碳纳米管纳入正负极材料体系的基础设计中,并通过定制化浆料配方,与主材颗粒实现结构互嵌,提升整体电极稳定性。
硅碳负极中:硅材料的体积膨胀问题一度成为产业化障碍。而碳纳米管通过“骨架支撑+电子通道”双重机制,为硅材料提供了缓释应力、增强界面接触、提升导电率的全方位支持。例如宁德时代的麒麟电池、比亚迪刀片电池的最新升级款中,均开始引入高比例的碳纳米管复合导电剂,且逐步替代部分炭黑用量,显示出对CNT导电网络的高度依赖。
目前业内常见的“硅氧+碳纳米管+石墨”的多元复合体系,已成为平衡能量密度与循环寿命的主流技术路线。例如,远景动力的第三代快充电池方案中,便大量采用碳纳米管作为负极结构添加剂;天奈科技、集越纳米也已形成面向硅碳体系的专用导电浆料解决方案,批量供应多个电池制造客户。
固态电池中:碳纳米管凭借其柔性可控、导电连续的优势,广泛用于正负极界面修饰与复合电解质材料中。在正极端,碳纳米管可与高镍三元颗粒共同构建复合导电网络,提高整体极片的电子通透性;在负极端,则可辅助硅、锂金属等材料构建稳定结构,缓解界面失效。赣锋锂业、清陶能源、比亚迪旗下的固态技术路线中均出现了碳纳米管相关设计,表明这一材料在固态电池量产化进程中的地位正逐步上升。
其他新型储能体系中:除锂电池之外,碳纳米管在钠离子电池、锂硫电池、超级电容器等新型储能体系中,也发挥着不可替代的“协同材料”作用。这些体系普遍依赖多孔碳作为活性物质载体或电极骨架,但传统活性炭材料存在比表面积有限、电导率差等缺陷,难以兼顾容量与循环性能。碳纳米管的引入,为复合电极提供了更优的电子传输路径与力学支撑结构。中科院深圳先进院、华南理工大学等机构均已在这类复合材料上取得突破性进展。
企业方面:
当前,国产代表企业如天奈科技、德方纳米、卡博特等,已能够提供性能稳定、分散性良好、可批量交付的导电浆料产品,全面嵌入锂电池正负极材料体系。其中,天奈科技作为国产碳纳米管龙头企业,截至2024年碳纳米管浆料产能已超过4万吨,客户包括宁德时代、蜂巢能源、欣旺达、远景动力等国内主流电池厂商。
国际方面,俄罗斯OCSiAl是唯一实现单壁碳纳米管工业量产并具备1000吨级能力的企业,其TUBALL®产品系列广泛用于锂电池、橡胶、塑料及涂料等多个领域,并于2023年宣布将在中国落地单壁CNT生产基地,以缩短交付链路、优化成本结构。当前,OCSiAl公司已进入国内头部动力电池厂、消费电子电池厂和部分新能源汽车厂商供应链,同时与部分本土材料企业进行工艺联合开发,推动其TUBALL浆料在磷酸铁锂、三元高镍、硅碳复合等体系中的标准化应用。
7月3日-5日,DT新材料 特邀 OCSiAl大中华区首席执行官支沧海先生 参加“2025第四届固态电池大会暨硅基负极产业创新大会”,并做相关主题报告。