汽车电动化加上储能与减碳议题，使得市场上对电池需求不断增加，相较于其他电池黑科技，已经出现许久的纳米碳管（CNT）材料，成为最近电池供应链厂商大举扩产的明日之星。
锂离子电池（ LiB ）的需求日益增加，除了锂元素本身之外，锂电池相关原料供应链也受到了大量的关注。纳米碳管（ Carbon nano tubes，CNTs）作为锂电池阳极的导电添加剂，正在越来越受到重视，为CNT市场的大幅扩张铺平了道路。
IDTechEx报告认为，根据应用领域划分的未来10年市场预测，对CNT需求量（ tpa ）和市场价值，将随着锂电池的需求同步增加，成为热门新材料。
以未来十年预估来看，锂离子电池的年需求量将达到约6,000 GWh，主要由电动汽车驱动，比目前约800 GWh大量增加。尽管电动汽车抢走了大部分的头条，但电动化也在海运、航空和其他陆上传具快速发展，再加上其他电子产品的能源存储等应用，锂电池被称为未来的石油并不虚假。
运用纳米碳管改良电池能量密度
随着电池本身在电动汽车的成本、性能和安全性中发挥重要作用，电池使用的材料不单单影响续航、成本，甚至也影响了用户习惯，因此越来越多车主开始认识到镍钴锂电池（NCM、NCA等）和磷酸铁锂电池（LFP）等名词，但除了这些阴极材料外，电池阳极材料也是科学家和电池厂希望改良的重点。
目前的电池阳极材料主要以石墨为主，而CNT纳米碳管就是将碳分子卷成管状，表面则是六边形蜂巢结构组成，添加到锂电池中，能够提高充放电速率，并更易于存储锂离子。就CNTs而言，它们通常与阳极的其他导电添加剂一同使用，提供改善的导电路径和锚点点。
其中一个显著优点是可以使阳极更厚，从而产生更大的能量密度，能够结构强化、增强导电性和延长电池寿命。
纳米碳管加入电池阳极示意图。（Source：Toyocolor）
在能源存储领域对CNTs的需求增加，使得CNT主要企业开始增加产能。 Cnano （天奈科技）拥有大量知名电池制造商客户，另一方面， LG Chem则是垂直集成，直接供应CNT给自家电池，两者都在未来几年宣布了重大的扩张计划，与韩国JEIO和Kumho Petrochemical等其他参与者并肩。
LG Chem计划在2023年底将产能从1700 tpa增加到2900 tpa，并在2024年再增加到6200 tpa。碳黑市场的领导者Cabot Corporation几年前也通过收购SUSN进入了该领域。最值得注意的是日本ToyoColor，他们开发的CNT分散体，已经获得中国电池厂订单，用于次世代电池，甚至正在试图筹组合资公司，专门生产含有CNT的导电膏材料。
目前为止，大部分的活动都在亚洲进行，从市场领导者的出现到最大的产能设施，然而，最近的公告已经显示出在未来几年将扩展到北美市场。
当然，并非所有的纳米碳管都是相同的，对于单壁（ SWCNT ）和多壁（ MWCNT ）有不同的应用，而材料的纯度和方向比例也对能源存储应用有重要影响。有几家参与者带着雄心壮志的中期计划正在崛起，希望在产能方面与上述的市场领导者竞争。然而，大规模生产的品质良率，是否还能维持有竞争力的成本，还有待确认。
同样，其他参与者正走向可持续性的方向，使用绿色回收材料或废弃饲料生产他们的CNT材料，但也还未通过大规模量产验证。
现阶段来看，纳米碳管已经可以作为电池阳极添加材料，带来一些好处，而在不久后的未来，纳米碳管将有机会在电池改良中扮演更重要的角色，也因此被分析师认为是电动汽车与电池供应链的明日之星。
(首图来源：shutterstock）
