碳纳米管加快替代锂电池制备时的传统导电剂

随着国内碳纳米管企业IPO数量的增多以及提速，这一细分锂电池材料领域的竞争也越来越激烈。

碳纳米管企业快速IPO的背景是，2015年以来，动力电池市场的规模化需求爆发。经过3年多的发展，安全保证前提下，动力电池企业又掀起一场高能量密度的攻坚竞逐战，导入新型锂电材料是当前电池企业的首选。

作为锂电池辅材，导电剂也正在从传统炭黑等材料向碳纳米管等新型材料转化。国内主流动力电池企业比亚迪、宁德时代、国轩高科、亿纬锂能、比克、力神、中航锂电等都在使用碳纳米管导电剂。

具体来看，数码和动力市场，锂电池企业在选用碳纳米管导电剂类别上会有一些差异。目前，除了低端锂电市场还在使用传统炭黑，中高端数码锂电池企业超过90%都在使用碳纳米管，比如比亚迪、比克、力神、卓能等数码巨头。

动力电池方面，各家电池企业的材料体系不同，会根据导电剂的形态、颗粒大小、比表面积、导电性能的不同而进行分别配套。比如三元系和锰系材料更偏爱纯碳纳米管，以多壁碳纳米管为主；磷酸铁锂系更中意复合碳纳米管(多为掺类石墨烯)。

根据高工产研锂电研究所(GGII)统计数据，2017年国内碳纳米管导电浆料产量达到2.89万吨，其中动力电池应用端产量最大，占比接近60%。预计2018年碳纳米管导电浆料产量将超过4万吨。

动力电池市场需求快速爆发，电池企业对碳纳米管的性能要求也随之提升。国内提前在技术方面卡位的碳纳米管企业获得先发优势。目前，国内排名前列的碳纳米管企业如天奈科技、德方纳米均在积极IPO，已经进入国内排名前十动力电池企业供应链。

从技术角度来看，导电剂能够提升锂电池导电性，但并非添加得越多越好。根据试验结果，导电炭黑含量增加到3%时，锂电池首次充放电效率达到最高；当增加到4%和5%，首次充放电效率都在降低。

一般而言，导电剂添加量为正极或负极重量的1%-3%。炭黑在正极材料中的添加量通常为3%左右为宜，而碳纳米管、石墨烯等新型导电剂的添加量可降低至0.5%~1%左右，提升正极活性物质填充量，有助于提升锂离子电池能量密度。

相比传统炭黑，碳纳米管添加量约在0.5%-1.5%，就能够达到导电性增强效果，比炭黑减少将近一半用量。添加量少但效果却更好，这正是动力电池企业逐步实现替代传统导电剂的最主要原因。

长期以来，碳纳米管导入动力电池市场的主要影响因素在分散的技术瓶颈和单价成本问题。

导电性能特别好的导电剂基本上都是颗粒特别细小、比表面积特别大，容易团聚，对分散的要求都比较高，如果分散没处理好，导电性能再强的导电剂在锂电池的应用中也不会体现出特别优良的效果。

其中，碳纳米管比表面积较大，容易形成团聚，很难均匀分散在电极材料中，需要将碳纳米管借助合适的分散溶剂进行均匀的预分散，制成导电浆料，方可用于锂电池电极材料中。