中国碳纳米管行业出货情况与出货量预测

碳纳米管的概念

碳纳米管，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。碳纳米管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。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种，其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。

碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。

根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年中国碳纳米管市场深度分析及发展前景预测报告》显示：

碳纳米管于1991年被日本电子公司的饭岛博士发现。1996年，日本的昭和电工在川崎建成了时间上世界上第一个商业化生产碳纳米管的工厂，年产能20吨，标志着碳纳米管商业化生产的开端。商业化尝试阶段(2006-2007年)：大规模的商业化尝试始于2006～2007年间，这段时间有大量的企业入局碳纳米管的生产，比较知名的包括阿科玛和Nanocyl。行业内现有玩家也着力扩大规模：昭和电工将其碳纳米管产能扩大到每年100吨;CNI公司和Unidym公司合并，成为碳纳米管领域的巨头。

行业过热发展(2009-2010年)：行业于2009～2011年进入过热阶段，欧洲的拜耳、阿科玛和Nanocyl掀起了一轮增产竞赛。以拜耳为例，到2010年，其碳纳米管产能比2007年增加了近600%。随后便是过剩产能的出清，昭和电工于2012年关闭了一座生产双壁碳纳米管的工厂，拜耳更是于2013年宣布退出碳纳米管生产。良性复苏阶段(2017年至今)：在技术成熟度曲线上，目前碳纳米管产业已经走过了过热期和低谷期，进入复苏良性发展的阶段。行业进入了为期约3年的低谷期后，直到电动汽车的推广行业才迎来转机，进入了良性复苏的阶段。

国内的碳纳米管企业也在此时进入了快速发展阶段，截止2019年，已经有三顺纳米、天奈科技和德方纳米3家碳纳米管企业上市。新能源汽车普及、5G换机潮和锂电池导电剂国产化将拉动碳纳米管行业高速增长。碳纳米管是性能优异的新材料，其大规模商业应用需求最主要来自锂电池和导电塑料领域，其中来自锂电池的需求超过80%。工业化生产碳纳米管常用化学气相沉积法(CVD法)。

在渗透率、需求提升以及龙头企业示范传导等三驾马车并行驱动下，中国碳纳米管市场增长空间广阔。历经这么多年的起起伏伏，大浪淘沙，碳纳米管行业终于在中国初步实现了产业化。行业普遍认为，碳纳米管产业已经走出风险较大的探索期，步入成长期，并展现出千亿级规模的下游应用市场潜力。

中国碳纳米管行业出货情况与预测

一、2020-2022年碳纳米管行业出货情况

图表：2020-2021年我国碳纳米管出货量(单位：万吨)

数据来源：中研普华

受益于动力电池市场规模需求的增长，近几年碳纳米管出货量呈现快速增长态势。结合高工产研锂电研究所(GGII)年复合增长率数据，2021年国内碳纳米管出货量达到10.2万吨。

二、2022-2027年碳纳米管出货量预测

根据对2020-2021年我国碳纳米管出货量的分析，现对2022-2027年碳纳米管出货量做出如下预测：

图表：2022-2027年我国碳纳米管出货量预测(单位：万吨)

数据来源：中研普华

中国碳纳米管产业化存在的问题

(1)碳纳米管的安全性

碳纳米管作为一种直径非常小的、新的人造材料，其使用状态包括粉体或复合物两种，其相关安全性(比如通过皮肤吸收或呼吸吸入)是一个重要的问题。然而，由于碳纳米管种类多，直径与长度以及化学稳定性差别较大，同时分散状态不同等原因，目前科学家关于碳纳米管的毒性分析的结论各不相同，还没有很清晰地给出全面的结论。总体来说，粉体状态的材料更加需要注意防护。需要规范管理并建立相关的制度，减少在生产过程中降低从业人员与碳纳米管粉体的接触。例如，德国Bayer公司提出，碳纳米管职业暴露上限值50mg/m3。美国国家职业安全卫生研究所，根据动物实验结果，推荐碳纳米管的职业接触限值为7μg/m3。此外，碳纳米管的化学稳定性也成为其环境降解性研究的关注点。科学家正在开展碳纳米管全生命周期分析的研究，有望从更大的时间和空间尺度论证碳纳米管对于人类社会的影响，以及预防新材料对于人类生活带来的负面作用。总体来说，碳纳米管的化学降解性应优于石墨与碳纤维材料，可以借鉴相关管理规定。

(2)碳纳米管相关的国际与国家标准

随着碳纳米管在商业化应用中的不断推进，碳纳米管相关的国际与国家标准相继制定与出台。其中，中国2009年发布、2010年实施的《多壁碳纳米管》的国家标准(GB/T24491-2009)和《多壁碳纳米管纯度的检测方法》的国家标准(GB/T24490-2009)，规定了测量多壁碳纳米管的术语和定义、分类、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志及质量证明书、贮存和运输、安全注意事项等，及纯度的方法、仪器、分析步骤及结果表示方法。

2017年发布并实施的《碳纳米管导电浆料》的国家标准(GB/T33818-2017)，规定了碳纳米管导电浆料的术语、要求和检测方法、检测规则以及标志、包装、运输、贮存和订货单内容。适用于在锂离子电池、导电涂层和导电胶等领域使用多壁碳纳米管作为导电介质的液相系列产品的质量检测和验收。2020年实施的，天奈科技作为中国代表主导制定的碳纳米管导电浆料国际标准(ISO/TS19808)，就多壁碳纳米管浆料的特性以及相应的测量方法进行说明。这些标准化方面的努力将有助于碳纳米管的独立商品化、兼容性、互用性、安全性和可再生性的发展。

(3)碳纳米管产业的知识产权保护

碳纳米管产业化应用的进程加快，使得该领域的知识产权保护越发重要。事实上，由于Hyperion公司在导电塑料领域的专利提前布局，阻碍了国际大公司在许多领域的研发，碳纳米管在相当长的时间内，仅在相机套筒等少数场合获得应用。近年来，在碳纳米管领域申请专利较多的公司，集中在日本、韩国和中国。该领域市场的进一步拓展，将带动公司作为专利权人的专利格局的不断演化，并成为这种新兴材料与纳米科技更迭的推动力。注重该领域的知识产权保护，将助力于新产业良性、健康的发展。

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