電極的材料和設(shè)計(jì)是提高電池功率、電量和充放電循環(huán)的主要限制之一。

      據(jù)外媒報(bào)道，法國(guó)Nawa Technologies公司近日表示，其已經(jīng)研發(fā)出了一種新型電極設(shè)計(jì)，有望從根本上提升現(xiàn)有和未來電池的化學(xué)性能。

      NAWA表示，這個(gè)全新電極系統(tǒng)將在短短12個(gè)月內(nèi)投放市場(chǎng)，但量產(chǎn)則要等到2023年。

      NAWA研究重點(diǎn)在于電極中活性物質(zhì)的保持方式，以及離子傳遞電荷時(shí)的行進(jìn)路線。

      以當(dāng)前典型的活性碳電極為例，其主要由粉末、添加劑和粘合劑混合而成。在使用碳納米管的情況下，其通常以“纏結(jié)的意大利面”的形式粘在上面，從而為載流離子提供了一個(gè)隨機(jī)、混亂、且經(jīng)常被阻塞的路徑（在負(fù)載下流向集電器）。

      Nawa垂直排列的碳納米管還創(chuàng)造了一個(gè)更像毛刷的陽(yáng)極或陰極結(jié)構(gòu)，每平方厘米就有1000億個(gè)筆直的高導(dǎo)電納米管伸出。納米管充當(dāng)了直線高速公路和集電器的一部分，這可將電池充放電性能提升10倍，電池壽提高5倍。

垂直結(jié)構(gòu)可提升功率、能量密度、充電速度、 電池壽命

      據(jù)了解，碳納米管是一種同軸管狀結(jié)構(gòu)的碳原子簇，根據(jù)不同的特征分為不同的類別，商業(yè)化角度通常按管壁的層數(shù)和導(dǎo)電性對(duì)其進(jìn)行分類。按照碳管的層數(shù)，碳納米管可以分成單壁碳納米管和多壁碳納米管；就其導(dǎo)電性而言，碳納米管可以是金屬性的，也可以是半導(dǎo)體性的，甚至在同一根碳納米管上的不同部位也可以呈現(xiàn)出不同的導(dǎo)電性。

      目前，碳納米管商業(yè)化且大規(guī)模應(yīng)用的領(lǐng)域主要集中于鋰電池導(dǎo)電劑和導(dǎo)電塑料。據(jù)測(cè)算，目前超過75%的需求來自鋰電池導(dǎo)電劑領(lǐng)域。產(chǎn)業(yè)鏈化工上游主要是丙烯、液氮；下游應(yīng)用于鋰電池服務(wù)新能源汽車產(chǎn)業(yè)和3C數(shù)碼產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用于導(dǎo)電塑料、服務(wù)電力基礎(chǔ)設(shè)施、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)等。

      憑借良好的導(dǎo)電性及獨(dú)特的管狀結(jié)構(gòu)，通過與正極材料形成線性連接可大幅改善正極材料電導(dǎo)率，目前碳納米管正處于產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面快速導(dǎo)入期。

      數(shù)據(jù)顯示，2018年動(dòng)力鋰電領(lǐng)域碳納米管滲透率為31.8％、2020年動(dòng)力鋰電領(lǐng)域碳納米管滲透率或超過50%。興業(yè)證券預(yù)計(jì)，至2025年碳納米管導(dǎo)電劑滲透率將達(dá)到80%。

      還有機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)2019-2025年碳納米管鋰電領(lǐng)域需求復(fù)合增速約54％，對(duì)應(yīng)2025年碳納米管漿料需求量約38萬(wàn)噸，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模約134億元。目前，碳納米管行業(yè)的主要企業(yè)有LG化學(xué)、天奈科技、卡博特等。

      LG化學(xué)于2011年正式啟動(dòng)了碳納米管的技術(shù)研發(fā)，2013年建立 20噸中試生產(chǎn)線，2014年成功研發(fā)出電池用材料和導(dǎo)電復(fù)合產(chǎn)品。

      今年4月底，LG化學(xué)宣布，為滿足全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)增長(zhǎng)帶來的對(duì)電池正極導(dǎo)電材料的爆發(fā)性需求，將積極開拓碳納米管市場(chǎng)；截至目前，LG化學(xué)擁有碳納米管產(chǎn)能約500噸，預(yù)計(jì)至2021年一季度在韓國(guó)麗水工廠擴(kuò)建年產(chǎn)能1200噸產(chǎn)線，屆時(shí)公司總產(chǎn)能規(guī)模將達(dá)到約1700噸。另一方面，LG化學(xué)計(jì)劃未來逐步增加北美、歐洲、中國(guó)等全球IT材料及整車客戶的碳納米管供應(yīng)，并計(jì)劃在2022年繼續(xù)擴(kuò)大碳納米管產(chǎn)能。

      今年4月，美國(guó)導(dǎo)電劑生產(chǎn)商卡博特宣布已正式完成于今年年初宣布的以約1.15億美元收購(gòu)三順納米的交易。該業(yè)務(wù)將整合到公司高性能材料業(yè)務(wù)部。三順納米是中國(guó)領(lǐng)先的碳納米管制造商。此次收購(gòu)極大地增強(qiáng)了卡博特在高速增長(zhǎng)的電池市場(chǎng)領(lǐng)域的影響力，特別是在華的市場(chǎng)地位和配方能力。通過此次收購(gòu)，卡博特成為了全球唯一具有在商業(yè)上獲得成功的集炭黑、碳納米管、碳納米結(jié)構(gòu)和分散能力的高性能碳材料供應(yīng)商。

      國(guó)內(nèi)碳納米管行業(yè)龍頭天奈科技主要從事納米級(jí)碳材料及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，主要產(chǎn)品包括碳納米管粉體、碳納米管導(dǎo)電漿料、石墨烯復(fù)合導(dǎo)電漿料、碳納米管導(dǎo)電母粒等。目前公司正積極推進(jìn)“年產(chǎn)3000噸碳納米管與8000噸導(dǎo)電漿料以及收集450噸副產(chǎn)品氫項(xiàng)目”、“年產(chǎn)300噸石墨烯、3000噸碳納米管及10000噸導(dǎo)電漿料、2000噸碳納米管導(dǎo)電母粒項(xiàng)目”的產(chǎn)能建設(shè)。