2020年中國碳納米管行業市場全景監測調研分析及投資戰略可行性預測

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碳納米管（CNT）又名巴基管，是由卷起的單層碳原子片（石墨烯）按照一定的螺旋角度卷曲而成的同軸的、直徑為納米量級的無縫管狀碳材料。擁有良好的導電、潤滑防腐、力學與導熱性能，可被制作成碳納米管導電劑、防腐劑、增強材料、導熱劑等產品，在新能源、復合材料、傳感器等多方面具有廣闊的應用場景，廣闊市場前景吸引資本及高技術人才相繼進入碳納米管行業。據中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國碳納米管市場研究及投資建議預測報告》統計數據顯示：2018年，中國碳納米管行業市場規模為12.1億元，預計未來五年，碳納米管行業仍將保持高速增長態勢發展。

產業鏈分析：碳納米管產品成本構成，原材料占60%-70%，人工占約5%，制造費用占約25%-30%。其中原材料成本中NMP溶劑又占原材料成本的50%-70%。目前碳納米管產業鏈主要包括上游原材料、中游碳納米管、下游各細分領域應用。

（1）上游：制造碳納米管的原料有很多種，其包括但不限于甲烷、一氧化碳、合成氣（H2，CO）、乙炔、丙烯、苯、甲苯、正己烷、炭黑、石墨、石蠟、二甲硫醚、乙醇、無煙煤等等，其中采用不同的原料所制得碳納米管的量、形貌和性能是各不相同的。

碳納米管制備過程必須輔以催化劑催化，否則所得產物只是無定型碳。只有加入催化劑后生成物中才含有大量的單、多壁碳納米管。因此催化劑是碳納米管制備必不可少的。目前常用的催化劑主要包括金屬單質和化合物，如Fe、Co、Ni、Mo、三氧化二鐵、鈣鈦礦氧化物、草酸鐵等等。

（2）中游：常用的碳納米管制備方法有石墨電弧法、化學氣相沉積法、催化裂解法和激光燒蝕法，其中工業化生產常用的方法是石墨電弧法和化學氣相沉積法。

石墨電弧法：在真空室中充入一定量的惰性氣體，用填充有鐵或鈷作為催化劑的較細的石墨棒作為陽極，而較粗的石墨棒作為陰極。通過石墨電弧法進行反應，在容器內壁上得到富含單壁碳納米管的碳灰,經提純，可以得到單壁碳納米管。

化學氣相沉積法：在1100-1200℃的溫度范圍內，以二茂鐵為催化劑，通過其引入量來控制催化劑顆粒的大小和碳氫比，以苯為碳源，添加適量的噻吩可以制得碳納米管。

激光燒蝕法：在1200℃的電阻爐中，通過激光蒸發過渡金屬與石墨的復合材料棒，用流動的氬氣使產物沉積到水冷銅柱上，得到多壁碳納米管。

催化裂解法：在600-1000℃的溫度及催化劑作用下，使含碳化合物裂解為碳原子，然后在過渡金屬-催化劑作用下，附著在催化劑微粒表面上形成為碳納米管。

除上述幾種碳納米管主要制備方法外，還有火焰法、太陽能法、電解堿金屬鹵化物法以及其他比較少用的制備方法。由于碳納米管在溶劑中分散性差、加工操作困難，這極大地限制了它的應用，因而需要通過表面改性來提高它的溶解性和分散性。因此，對碳納米管的功能化改性是非常重要的一個研究。

碳納米管的功能化改性包括化學改性和物理改性。其中碳納米管的化學改性主要利用化學方法引入具有活性的羧基、羥基、氨基等功能團，功能團的引入使得碳納米管表面的化學性質發生了顯著的轉變，從而為后續的反應提供了改性的活性點。目前碳納米管的化學改性方法包括酸處理法、偶聯劑法、化學鍍法、高能射線輻照法、原子轉移自由基聚合法、聯合法。

碳納米管的物理改性主要利用物理的方法使碳納米管晶格發生位移，內能增大，內能增大后的碳納米管易與介質發生反應，在機械力或磁力作用下活性炭納米管的體表面與介質發生反應、吸附，達到表面改性的目的。目前碳納米管的物理改性方法使用高能機械研磨、高能球磨以及超聲波振蕩。

通過上述改性方法可以改善碳納米管的分散性能，提高它與基體材料之間的相容性，并增強它們之間的相互作用，實現碳納米管的分子組裝，獲得各種性能優異的納米材料，使其在分子電子學、納米電子學以及納米生物分子學等方面具有廣闊的應用前景。

（3）下游：碳納米管下游應用廣泛，具體涉及到工程材料領域的金屬、陶瓷和有機材料以及軍用裝備的超強纖維；納米材料領域可以作為超耐高電流密度的納米導線；電子器件領域主要用于新型電子探針、場致發射材料、功能傳感器；儲能領域包括鋰電池導電劑、儲氫材料、超級容電器的應用；催化領域的石化和化工產業變革；機械領域的汽車或火車減震裝置等等。

然而，碳納米管由于其巨大的表面積和表面疏水性，對共存污染物具有很強的吸附性，因此容易影響自身周圍的環境行為，而若廣泛在工程的大量應用，其帶來的環境風險一直被關注著。

行業發展壁壘及生命周期各階段特點：對于碳納米管行業，新進入者主要面臨技術壁壘、客戶和市場開發壁壘、資金壁壘。目前碳納米管雖然在理論上和實驗室中已經證實有廣泛的應用空間，但由于專利保護、與下游應用對接難度大等因素，碳納米管規模化量產短期內還無法實現；碳納米管生產企業如果沒有制備、提取、分散等相應的核心技術或生產工藝，將難以生產具備競爭力的產品。其次，導電劑作為鋰電池電池的關鍵輔材之一，其質量與鋰電池的性能、安全性息息相關，下游鋰電池企業對導電劑供應商有嚴格的考察程序，考察周期長。再者，碳納米管行業作為新興行業，初創企業在技術研發、生產設備購置等方面的資金需求大。行業壁壘限制新進入者，龍頭企業不斷擴產規模化發展，品牌效應建立增強客戶之間的信任度，未來行業集中度有望提高。

碳納米管行業發展壁壘分析

從技術成熟度曲線看碳納米管導電劑的發展階段：碳納米管導電劑已經跨過產業化鴻溝，處于復蘇期的初期，產品即將迎來放量增長。按照技術成熟度曲線可分為：

（1）萌芽期。市場對新技術產品和概念開始初步了解，并表現出興趣。第一代產品誕生，往往價格居高，并且會有大量的定制需求優化的地方。大量的創業公司成立，并得到第一輪風險投資。

（2）過熱期。大量的媒體對該技術進行大肆宣傳，市場對新技術反應狂熱，紛紛討論該技術，新技術產品擴大生產。該階段末期，隨之而來的一些問題開始顯現，例如技術的缺點、限制等。

（3）低谷期。由于新技術沒有達到人們的預期，市場的興趣下降至底谷，技術泡沫破裂，部分技術就此消失。初創企業在該階段進行整合和淘汰，能夠存活的企業得到了第二輪融資。第二代產品和服務問世，經過對技術的改進，企業對該技術的適用范圍和限制有了客觀實際的了解。

（4）復蘇期。能夠存活下來的新技術開始被廣泛接受，企業探索出能夠獲得成功的技術應用和最佳的經營模式，第三代產品問世，并逐漸走向成熟，能夠迎合人們的期望。

（5）成熟期。該技術已經稀松平常，市場對該技術的采用率達到穩定期，更多的潛在用戶轉化為該技術產品的消費者。整體來看，已經跨過了萌芽期和炒作最過熱的時期（產業、媒體、資本市場大肆宣傳，但是技術缺陷和產業化推進瓶頸相伴相生），以天奈科技為首的幾家優秀企業已生產出第三代產品，技術和經營模式均走向成熟。

市場現狀：從近兩年碳納米管導電漿料銷售額和出貨量來看，目前國內能夠量產碳納米管的企業主要是天奈科技、三順納米、青島昊鑫、集越納米。2018年中國碳納米管導電漿料銷售額約9.54億元，同比增長15.4%；2018年天奈科技、三順納米、青島昊鑫、集越納米四家企業碳納米管導電漿料銷售額7.89億元，占比82.7%，其中天奈科技銷售額3.25億元，占比34.1%居首位。2018年中國碳納米管導電漿料出貨量約2.61萬噸，四家企業碳納米管導電漿料出貨量約2.13萬噸，占比81.5%，其中天奈科技出貨量7891.31噸，占比30.2%居首位。

未來鋰電池領域，全球碳納米管導電漿料需求量將保持?40.8%的年復合增長率，2021?年需求量達?10.82?萬噸，若按照目前?4?萬元/噸的?價格計算，3?年后市場空間達到?43.3?億元，是目前?13.8?億空間的?3.14?倍。