碳纳米管（CNTS）性能优异，被誉为纳米材料之王

碳纳米管（CNTS）是一种由一层或多层石墨层按照一定的螺旋角度卷曲而成的同轴的、直径为纳米量级的无缝管状碳材料。碳纳米管一般分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管具有独特的结构和优异的性能，被称为“纳米材料之王”；其长径比范围为一千至十万，强度是不锈钢的16 倍，热导率是铜的5 倍。将碳纳米管加入到聚合物、陶瓷或者金属基体中后，可以显著提高主体材料的物理性能。

碳纳米管结构示意图和TEM 图

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碳纳米管应用于聚合物、金属/钢铁、陶瓷、橡胶复合材料，以及用于汽车等工业品的高级油漆、自动部件和轮胎、石油、电子消费品—半导体、平板显示、光电器件（替代ITO），尤其是要求导电并透明的领域。碳纳米管作为一种新型材料，目前主要作为新型导电剂应用于锂电池领域。

导电剂在锂电池中的应用

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锂电池目前常用的导电剂主要包括炭黑、导电石墨类、VGCF（气相生长碳纤维）、碳纳米管以及石墨烯等。炭黑类、导电石墨类和VGCF 等传统导电剂技术相对成熟，相比于传统导电剂而言，碳纳米管具备更好的导电性能，达到同样的导电效果，碳纳米管的用量仅为传统导电剂的1/6~1/2，是锂离子电池朝向高能量密度方向发展的合适电极材料。

碳纳米管导电浆料以碳纳米管、NMP 溶剂、分散剂为主要原料。纳米碳管具有很好的电学性能（纳米碳管的结构与石墨的片层结构相同），其大的层间距使锂离子更容易嵌入脱出，筒状结构在多次充放电循环后不会塌陷，可以大大提高锂电子的性能和寿命。通过将碳纳米管掺入到石墨材料中用作锂离子电池电极材料，二者形成许多纳米级微孔，为锂离子提供了更多的嵌入脱出空间，从而提高了可逆容量，同时碳纳米管也增长了材料的导电性。这种电极材料的首次可逆容量为341.8mA·h/g，循环10 次后可逆容量保持率为94.5%。

碳纳米管导电浆料组成

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不同类型导电剂优缺点比较

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目前碳纳米管的制备方法主要包括化学气相沉积法（CVD）、激光蒸汽法、石墨电弧法、水热法，目前碳纳米管生产企业主要采用基于化学气相沉积法制备碳纳米管的途径。目前有许多不同类型的CVD，如催化化学气相沉积（CCVD）或等离子体增强（PE）氧气辅助CVD、水辅助CVD、微波等离子体（MPECVD）等，其中CCVD 是目前合成CNT 的标准技术，CCVD 是一种经济实用的大规模生产方式并且可以生成相当纯的碳纳米管的制备方法。

碳纳米管生产工艺优缺点对比

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