碳纳米管最早于1991年被日本科学家SumioIijima发现,历经20多年的实用化开发过程,从实验室制备逐步过渡到小规模的工业生产。碳纳米管在对价格接受能力强的锂电池应用领域,已经实现了初步的工业化应用。添加碳纳米管到锂电池里,可以显著改善锂电池的充放电性能和使用寿命。
目前,普通碳纳米管粉体的市场销售价格,依据不同规格和等级在200-400元每公斤,碳纳米管的国内市场每年在10个亿左右,主要是锂电池应用市场。国内总共有5-10家左右的小规模碳纳米管销售商,每一家的碳纳米管粉体生产量在50-300吨之间,碳纳米管行业的利润率比较高,但生产商处于小、散、乱的局面,还不是一个充分竞争和成熟的行业。
碳纳米管行业常见的反应器设备是立式流化床,单个反应器年产量50-80吨左右每年。受立式流化床反应器传质、传热的限制,要想扩大碳纳米管产量,只能通过增加反应器数量的方式进行,生产成本很高。迫切需要开发新型的大型化碳纳米管反应器,以化学工程的方式来大吨位的生产碳纳米管,大大降低碳纳米管的生产成本和销售价格,从而把碳纳米管的应用推广到更广阔的领域。
要想把碳纳米管广泛应用在更广阔的大宗工业品领域,例如金属复合材料、塑料、碳纤维复合材料、完全替代进口导电炭黑SP等领域,需要碳纳米管的销售价格小于100元每公斤,就要解决碳纳米管的大量生产和成本问题,解决目前碳纳米管生产的小、散、乱、生产成本高昂的现状。
以电池行业为例进行估计,以后锂电池的正极材料每年会达到50万吨的市场,以普通规格碳纳米管占锂电池正极材料的1%来计,每年需要5000吨普通规格碳纳米管粉体。此外碳纳米管还可以用于部分负极材料,铅酸电池等等。目前中国,每年进口4000-5000吨昂贵的电池级导电炭黑。以后,光是电池行业每年需要10000吨以上碳纳米管粉体。碳纳米管的价格降低后,下游应用市场充分打开,就可以广泛用在金属复合材料、塑料、碳纤维复合材料等领域,碳纳米管行业会成长为百亿级的大产业。 |