碳纳米管为20世纪90年代日本科学家Iijima Sumio先生发现的新材料，它是石墨化的碳原子卷曲而成的纳米级无缝中空管状结构。新材料碳纳米管的生产门槛较高，需要烃类原料、深奥的催化剂、昂贵且复杂的反应器设备。随着国内碳纳米管行业持续发展和二十多年的沉淀，如今已经走出了产业幼稚期，后续持续发力将突破众多应用市场，碳纳米管产业必将在下一个十年迎来千亿级市场规模，涌现市值超越千亿级的国内碳纳米管企业。
历经艰难终实现产业化
碳纳米管的产业化是一个艰难的过程。一方面，要面对生产规模和价格之间的矛盾，只有足够的生产规模才能降低单位产品的生产价格；另一方面，要面对很多低成本、大吨位传统材料的性价比竞争。
早期介入碳纳米管材料的创业公司收入微薄，甚至多年亏损，又要持续研发和投入，经历了十多年的苦熬过程。
经历多年的挑战和拼博后，碳纳米管行业终于初步实现了产业化。产业的生命发展周期主要包括四个发展阶段：幼稚期、成长期、成熟期和衰退期。目前，碳纳米管产业已经走出风险较大的幼稚期，步入成长期，并展现出千亿级的市场潜力。
导电剂市场庞大
碳纳米管在锂电池行业可作为导电剂，除用于动力电池外，还能应用于数码电池。与传统炭黑导电剂相比，碳纳米管导电剂不仅添加量大量减少，而且还能使粘接剂用量降低至原来的50%左右，对锂离子电池的综合利用大有裨益。
锂电池导电剂的利用，只是碳纳米管产业化的“冰山一角”，是资本和传统化工新材料企业认识碳纳米管的第一步。碳纳米管在触摸屏、晶体管、生物医疗、太阳能光伏电池、轮胎、燃料电池、药物输送、储氢、高分子材料、电容器和复合材料等都有广阔的应用前景，预计将持续突破多个百亿级市场，成为一个千亿级市场的产业。
随着动力电池产业的快速增长，预计2022年国内碳纳米管导电剂市场将达45亿元。锂电池高镍正极、硅基负极和固态电池等新技术应用规模正不断扩大，碳纳米管的应用必将呈现爆发式的增长，单是在锂电池领域就有每年百亿级的市场。
受益于电池导电剂市场需求规模的持续增长，国内已有市值百亿级的碳纳米管公司（如江苏天奈科技公司）涌现，还有多家上市公司均涉及碳纳米管业务，如贝特瑞、德方纳米、道氏技术等。甚至以前一些做石墨烯的公司也改弦更张，悄然介入碳纳米管行业。碳纳米管的市场前景吸引了众多国内资本争相进入。
根据国内相关研究机构的调研和统计，未来五年，全球碳纳米管导电剂浆料（碳纳米管导电剂浆料里含有3%~5%的碳纳米管，其余是溶剂NMP）需求量将保持40.8%的年复合增长速度，2022年需求量将达12万吨，2023年需求量将达19.06万吨。
壁垒不在于资本，而在性能指标和技术水平
值得注意的是，从反应器中生产出来的碳纳米管是缠绕或定向排列的团聚体，若直接添加这样的碳纳米管团聚体到下游应用端的材料中，是发挥不出其高性能的。碳纳米管的优异性能需要在单根碳纳米管的微观情况下测试，要想发挥碳纳米管的各种优异性能，需要在微观的分子水平和宏观的实际加工条件下架起一座“桥梁”。
目前，国内生产碳纳米管的公司技术水平和产品结构类似，大体呈现低水平重复建设，小、散、乱的局面。据不完全统计，国内目前已有十多家从事碳纳米管粉体生产相关的企业。
从世界范围内来看，生产碳纳米管的公司规模都不大，很少有碳纳米管粉体生产规模超过千吨级的，还谈不上生产规模优势，资本壁垒也还不高。2020年，韩国LG公司宣布了1700吨/年的多壁碳纳米管生产线的计划，属于少有的千吨级产能的公司。对碳纳米管这样的精细新材料行业，最重要的是产品的性能指标和技术水平。拥有原创技术，更高性价比的新一代碳纳米管产品，才可以引领市场。从技术进步中获取利润，通过技术进步来提高性能和降低成本，这才是真正的竞争优势。
研发技术历经六代打磨愈发先进
我国碳纳米管生产技术的开发大体经过第一代碳纳米管技术到第六代碳纳米管技术的发展过程。碳纳米管商品化的形态有薄膜、连续长纤维、粉体等多种形态，其中实现能百吨级工业化生产的只有碳纳米管粉末商品。碳纳米管实验室的制造方法有十多种，但全世界生产量最大、最主流的方法，仍是以气态烃类为原料+固体粉末催化剂+中温反应器（500~1000℃）的方法。根据层数和直径的不同，碳纳米管可分为单层、多层碳纳米管，其中以单层碳纳米管的性能最为优越，但是多层碳纳米管的价格亲民，销售、生产和使用最为广泛。
目前，我国较为先进的碳纳米管百吨级批量生产技术是第四代碳纳米管技术，只有为数不多的几个公司掌握。低密度易分散碳纳米管比表面在250~350m2/g，堆密度0.01~0.02g/mL，平均管径为8nm的碳纳米管，平均6~8层左右。由于产物密度很低，而单位体积的反应器生产能力和产物密度成正比，所以碳纳米管用流化床生产反应器的利用率很低，生产过程还会产生很多废水，造成较大环保压力。这也导致了生产过程的可控性有波动，批次有差异，稳定性欠佳，造成第四代碳纳米管生产成本较高。
以“多壁碳纳米管的生产成本，逼近单壁碳纳米管的性能”为开发指导思想，我们团队在国内开发出了最新的第六代碳纳米管技术，这是一种和传统多壁碳纳米管生产工艺和设备兼容的薄壁碳纳米管技术。表1为第六代薄壁碳纳米管的规格。该技术可兼容于传统流化床或移动床设备，可以高效、低成本地生产高导电性碳纳米管，产物堆密度为0.05~0.07g/mL，易分散，催化剂倍率可在9~40倍之间调节，平均管径可在6.0~7.5nm之间调节，平均碳纳米管层数约4层，可根据不同用途形成多种规格。而且生产过程简易、高效，工艺环保，解决了高质量碳纳米管大批量生产的瓶颈问题，可使用普通的碳纳米管生产设备按照正常效率生产。低成本、高质量产品是所有碳纳米管应用和产业发展的基础。
表2为六代碳纳米管在锂电池里的极片电阻率对比测试数据。一般来说，碳纳米管小管径薄壁的特性和催化剂的高收率互相矛盾，难以兼得，制造成本很高。但是第六代小管径薄壁碳纳米管催化剂倍率高，制造成本和传统普通的多层碳纳米管相似，而且使用现有碳纳米管生产设备就可以生产。碳纳米管的管径越小，层数越薄，导电性越好，在锂电池里的添加量就越少，在相同制造成本下，性价比也越高，应用范围越广。
从表2可以看出，目前国内最先进的第四代碳纳米管生产成本大约是普通碳纳米管的2.5倍，导电性也大约是普通碳纳米管的2.5倍。但第六代碳纳米管技术的生产成本大约是普通碳纳米管的1.25倍，导电性是普通碳纳米管的5倍，生产效率是第四代碳纳米管的4倍，性能不断逼近单壁碳纳米管，而且生产过程环保性好。
在碳纳米管大型化生产设备方面，经过10多年的工艺、催化剂、应用和下游市场的实践，我们团队创新设计了一种大型碳纳米管反应器，单个反应器有望达到每年1000吨以上的生产量。通过大型化的碳纳米管反应器，碳纳米管的生产流程才能逐渐接近工业生产的要求，进一步降低生产成本和销售价格，增强产业竞争力。
综上所述，碳纳米管产业在国内外同时起步，不存在国外先发优势。国内碳纳米管从20多年前的只能实验室合成，价格50~200美元/克，到目前可以百吨级生产，每吨价格十万到几十万，成本下降了近四个数量级，成功进入工业品市场，属于为数不多的拥有本土自主知识产权的新材料产业。2020年3月份，美国卡博特公司以1.15亿美元（约8亿元人民币）收购深圳中科三顺公司，也说明了国内本土碳纳米管产业前景看好，此时正是介入碳纳米管产业的好时机。
