碳纳米管行业发展趋势及市场现状分析2023

碳纳米管是一种由单层或多层石墨烯卷成的空心圆柱形纳米材料，具有优异的力学、电学、热学和光学性能，被誉为“新材料之王”。碳纳米管在电子、能源、环境、医药、航空航天等领域有着广泛的应用前景，是推动科技创新和产业升级的重要战略性新兴材料。

本文将从碳纳米管的产量、需求、市场规模、竞争格局、应用领域、技术发展、政策环境等方面，对2023年中国碳纳米管行业的发展趋势及市场现状进行分析。

一、产量和需求

根据中金普华的数据，2021年中国碳纳米管的产量为1412.6吨，同比增长32.5%，需求量为2570.9吨，同比增长36.4%。预计2022年中国碳纳米管的产量将达到1798.1吨，同比增长27.3%，需求量将达到3092.8吨，同比增长20.3%。预计2023年中国碳纳米管的产量将达到2285.7吨，同比增长27.1%，需求量将达到3718.6吨，同比增长20.2%。

中国碳纳米管产量和需求量的增长主要受益于下游应用市场的扩大，尤其是新能源汽车、电子信息、航空航天等领域的快速发展，对碳纳米管的性能和品质提出了更高的要求，推动了碳纳米管的产业化进程和技术创新。

二、市场规模和竞争格局

根据中金普华的数据，2021年中国碳纳米管市场规模达到14.16亿元，同比增长20.8%。预计2022年中国碳纳米管市场规模将达到16.92亿元，同比增长19.5%。预计2023年中国碳纳米管市场规模将达到20.18亿元，同比增长19.3%。

中国碳纳米管市场规模的增长主要受益于碳纳米管的价格下降和应用领域的拓展，尤其是碳纳米管导电浆料在锂电池领域的渗透率提升，以及碳纳米管在导电塑料、复合材料、电磁屏蔽等领域的应用增加。

中国碳纳米管市场的竞争格局呈现出以下特点：

（1）行业集中度较高，龙头企业占据优势。2021年中国碳纳米管市场的CR3为71%，CR5为87%，其中天奈科技是最大的碳纳米管生产企业，市场占有率达到43.4%，远超其他企业。天奈科技拥有自主研发的流化床碳纳米管生产技术，产品性能优异，客户覆盖宁德时代、ATL、比亚迪等知名锂电池企业。

（2）行业技术壁垒较高，催化剂、纯化、分散是关键。碳纳米管的生产工艺主要采用化学气相沉积法，其中催化剂的选择和制备是决定碳纳米管的管径、纯度、结构和性能的关键因素，不同企业使用的催化剂不同，得到的产品也有明显的差异。碳纳米管的纯化和分散也是影响产品质量和应用效果的重要环节，需要通过高温氧化、酸洗、石墨化等工序去除无定形碳和金属杂质，以及通过分散剂、溶剂、研磨等方法提高碳纳米管的分散性和导电性。

（3）行业创新能力较强，单壁碳纳米管产业化在即。单壁碳纳米管是一种由单层石墨烯卷成的碳纳米管，具有更高的导电性、热导率和比表面积，是碳纳米管的最高端产品，适用于硅基负极、透明导电膜、场发射显示器等领域。目前全球仅有OCSiAl能够量产单壁碳纳米管，每年产能仅为90吨，价格较高，限制了其大规模应用。目前国内天奈科技、道氏技术、中科院成都有机所等企业已经能够实现实验室制品，产业化进度加速。

三、应用领域和技术发展

碳纳米管的应用领域主要包括以下几个方面：

（1）锂电池。碳纳米管作为新型导电剂，可以提高锂电池的能量密度、循环寿命和安全性，尤其是对高镍三元和硅基负极的适配性较好。碳纳米管导电浆料是碳纳米管的主要应用形式，通过与正负极材料、电解液、隔膜等制备锂电池。

目前碳纳米管导电浆料主要应用于动力锂电池领域，占碳纳米管需求量的80%以上，随着新能源汽车行业的高速发展，碳纳米管导电浆料的需求将持续增长。此外，碳纳米管导电浆料也在中高端数码锂电池领域得到广泛应用，如比亚迪、比克、力神、卓能等数码巨头均使用碳纳米管导电浆料，随着碳纳米管成本的下降，低端市场的渗透率也有望提升。

（2）导电塑料。碳纳米管可以作为导电填料，与塑料基体复合，制备出具有优异导电性能、力学性能和加工性能的导电塑料，广泛应用于汽车、电子、航空航天、防静电、电磁屏蔽等领域。碳纳米管导电塑料具有较低的导电阈值、较高的导电稳定性和较好的抗老化性，相比传统的导电填料如碳黑、金属粉、导电纤维等，具有更高的性价比。

目前碳纳米管导电塑料的主要应用领域是汽车，如汽车燃油箱、汽车电子、汽车内饰等部件，提高汽车的安全性、舒适性和节能性。预计随着碳纳米管导电塑料的技术进步和成本降低，其在电子、航空航天、防静电、电磁屏蔽等领域的应用也将迅速增长。

（3）复合材料。碳纳米管可以作为增强剂，与金属、陶瓷、树脂等基体复合，制备出具有高强度、高韧性、高耐磨、高导热、高导电等性能的复合材料，广泛应用于航空航天、军工、运动器材、建筑等领域。碳纳米管复合材料具有较高的比强度和比模量，相比传统的增强剂如碳纤维、玻璃纤维、纳米氧化物等，具有更高的性能优势。

目前碳纳米管复合材料的主要应用领域是航空航天，如碳纳米管复合材料可以用于制造飞机、火箭、卫星等部件，提高其轻量化、耐高温、抗冲击等性能。预计随着碳纳米管复合材料的技术突破和成本下降，其在军工、运动器材、建筑等领域的应用也将快速扩展。

（4）其他领域。碳纳米管还有一些其他的潜在应用领域，如透明导电膜、场发射显示器、太阳能电池、生物医药、传感器等，这些领域的应用还处于研究和试验阶段，尚未实现规模化商业化，但具有较大的市场潜力和发展空间。

例如，碳纳米管透明导电膜可以用于制造柔性显示器、触摸屏、智能窗户等产品，具有较高的透光率、导电率和柔韧性，相比传统的透明导电膜如氧化铟锡、氧化锌等，具有更高的性能优势。碳纳米管场发射显示器可以用于制造高清晰度、低功耗、超薄的显示屏，具有较高的亮度、对比度和色彩还原度，相比传统的显示器如液晶显示器、等离子显示器等，具有更高的性能优势。

碳纳米管的技术发展主要包括以下几个方面：

（1）生产技术。碳纳米管的生产技术主要分为化学气相沉积法、电弧放电法、激光蒸发法和火焰法等，其中化学气相沉积法是目前最主流的生产技术，占碳纳米管产量的90%以上，具有较高的产量、较低的成本和较好的可控性。

目前碳纳米管的生产技术的主要研究方向是提高碳纳米管的纯度、均匀性、选择性和可扩展性，以及降低碳纳米管的生产成本和能耗。例如，天奈科技采用自主研发的流化床化学气相沉积法，可以实现碳纳米管的连续、稳定、高效的生产，同时可以通过调节催化剂、反应温度、气体流量等参数，控制碳纳米管的管径、壁数、结构和性能，生产出符合不同应用需求的碳纳米管产品。

（2）纯化技术。碳纳米管的纯化技术是指将碳纳米管从原始产物中分离出来，去除无定形碳、金属杂质、催化剂残留等杂质，提高碳纳米管的纯度和品质。碳纳米管的纯化技术主要分为物理法、化学法和生物法等，其中物理法包括高温氧化、热处理、机械分离等，化学法包括酸洗、石墨化、氧化还原等，生物法包括酶法、微生物法等。

目前碳纳米管的纯化技术的主要研究方向是提高碳纳米管的纯化效率和选择性，以及降低碳纳米管的纯化成本和环境影响。例如，中科院成都有机所采用自主研发的酶法，可以实现碳纳米管的高效、低损、环保的纯化，同时可以通过选择不同的酶，实现对不同壁数和结构的碳纳米管的选择性纯化。

（3）分散技术。碳纳米管的分散技术是指将碳纳米管从团聚状态中分散开来，提高碳纳米管的分散性和导电性，便于碳纳米管与其他材料的复合和应用。碳纳米管的分散技术主要分为物理法、化学法和生物法等，其中物理法包括超声波、研磨、高剪切等，化学法包括表面修饰、分散剂、溶剂等，生物法包括蛋白质、多肽、DNA等。

目前碳纳米管的分散技术的主要研究方向是提高碳纳米管的分散效果和稳定性，以及降低碳纳米管的分散成本和环境影响。例如，道氏技术采用自主研发的分散剂，可以实现碳纳米管的高效、均匀、稳定的分散，同时可以通过选择不同的分散剂，实现对不同应用领域的碳纳米管的定向分散。

四、政策环境和发展前景

碳纳米管作为一种战略性新兴材料，受到国家的高度重视和支持，相关的政策环境对碳纳米管行业的发展有着重要的影响和促进作用。

（1）政策环境。近年来，国家出台了一系列关于碳纳米管的政策文件，如《国家新材料产业发展规划（2016-2020）》、《国家纳米科技发展规划（2016-2020）》、《国家战略性新兴产业发展规划（2021-2025）》等，明确了碳纳米管的发展方向、目标和重点，为碳纳米管行业的发展提供了政策指引和支持。

同时，国家也加大了对碳纳米管的科研投入和人才培养，如设立了国家纳米科技重点实验室、国家纳米科技工程技术研究中心、国家纳米科技创新联盟等平台，以及纳米科技国家重大科学研究计划、国家自然科学基金等项目，为碳纳米管的技术创新和人才培养提供了资金和平台支持。

（2）发展前景。碳纳米管作为一种具有广阔应用前景的新材料，其市场需求和发展潜力巨大，预计未来几年将保持较高的增长速度。根据中金普华的预测，2023-2025年中国碳纳米管市场规模的年均复合增长率将达到19.1%，到2025年中国碳纳米管市场规模将达到27.64亿元。

随着碳纳米管的技术进步和成本降低，其在锂电池、导电塑料、复合材料等领域的应用将进一步扩大，同时其在透明导电膜、场发射显示器、太阳能电池、生物医药、传感器等领域的应用也将逐步实现商业化，为碳纳米管行业的发展带来新的机遇和挑战。