碳納米管又稱巴基管，英文簡稱CNT ，是由單層或多層的石墨烯層圍繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成一維量子材料。其早期在1991 年由飯島澄男發現。碳納米管的長徑比、碳純度作為影響導電性的兩個核心指標，直接決定了碳納米管的產品性能，碳納米管管徑越細，長度越長，導電性能越好。

碳納米管可以看做是石墨烯片層卷曲而成，因此按照石墨烯片的層數可分為：單壁碳納米管（或稱單層碳納米管，Single-walled Carbon nanotubes, SWCNTs）和多壁碳納米管（或多層碳納米管，Multi-walled Carbon nanotubes, MWCNTs）。

在商業用途中單壁碳納米管優勢體現為：

1、結構簡單、化學性質穩定：多壁碳納米管形成過程中層與層之間容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，而單壁碳納米管結構簡單、均勻一致性好，且缺陷少、化學性質穩定。

2、添加量少、導電性優：由于單壁碳納米管長度-直徑比較高，其能夠在極低添加量下形成三維導電網絡。同時，單壁碳納米管有一層碳原子，并根據空間的螺旋特性可表現出金屬或半導體性能。此外，其強大的碳碳鍵使得其能夠有更高的載流量，電流密度能夠高于銅等金屬 1000倍以上。

3、導熱性好：單壁碳納米管的單位質量導熱系數高于多壁碳納米管，同時二者都能夠承受 750℃ 以上的高溫。

4、安全性能優：在 45℃ 高溫多周循環下，添加單壁CNT 的軟包電池內阻增長，明顯低于添加其他導電劑的電池，表明電池著火風險越小。

5、提升極片附著力：單壁碳納米管網絡將正極材料顆粒連在一起，從而提高了顆粒之間的連接強度。而這一特性對于易粉化、易脫落的硅基負極而言尤為重要。

隨著鋰電行業的快速發展，碳納米管逐漸顯現出了其廣闊的應用價值：作為導電劑提升正負極導電性能。導電劑是鋰電池的關鍵輔材，主要作用是提升正負極的導電性。鋰電池正極活性材料普遍存在導電性差的問題，使得電極內阻較高、放電深度不夠，進而導致活性材料利用率低、電極的殘余容量較大。

而導電劑在其中發揮著重要作用：

① 提升電子在電極中傳輸速率， 提升導電性；

② 提升極片對電解液的浸潤，提高鋰離子遷移速率， 改善電極充放電效    率和使用壽命；

③ 充放電過程中正極材料體積變動時， 構建良好導電網絡，改善導電性。

目前主流導電劑為炭黑類、碳納米管、導電石墨類、VGCF（氣相生長碳纖維）和石墨烯。

碳納米管和石墨烯導電劑相較于傳統導電劑具有導電性能好、用量少的特點。炭黑類、導電石墨類和 VGCF 作為傳統的導電劑，其在活性物質之間各形成點、面或線接觸式的導電網絡；碳納米管和石墨烯屬于新型導電極材料，其分別形成線接觸式和面接觸式導電網絡。

在用量方面，導電劑的添加量取決于不同電池生產商的電化學體系，一般為正極或負極重量的1%~3% ，碳納米管導電劑的粉體使用量僅為傳統導電劑的1/6~1/2 。 

伴隨著市場對于高性能電池需求走高，疊加高鎳正極、硅基負極等新技術應用以及性價比逐步體現，碳納米管滲透率有望迎來快速增長，碳納米管能夠提升電池能量密度、壽命、倍率等性能，更為契合下游需求。

1、提升能量密度：碳納米管添加量是傳統炭黑的 1/6~1/2 ，等效于降低電極整體質量，提高活性物質質量占比，進而提升能量密度。

2、延長循環壽命：碳納米管長徑比大，能夠與正極材料形成良好導電網絡，進而保證正極材料之間連接、防止材料破裂脫落，提升循環壽命。

3、改善快充性能：碳納米管優異的導電性能夠降低電池極化，提升倍率特性，進而改善快充性能。

4、優化高低溫性能：碳納米管電導率高，能夠降低電極電阻、減少發熱；其導熱性能優，能夠提升電池高低溫性能和安全性。

單壁碳納米管的應用

單壁碳納米管作為新興的導電材料有著廣闊的應用前景，但是單壁碳納米管的分散往往大大影響著材料的性能。針對上述問題我們使用ZYTR-120E-450 三輥機來均勻分散此類材料。ZYE三輥機是通過水平的三根輥筒表面互相擠壓、不同轉向及速度差所產生的剪切力而達到研磨分散的效果，且在ZYE三輥機精密的間距控制下能夠做到不破壞材料的表面形貌而達到解聚的目的。

實驗案例

客戶名稱：SYHJ

實驗儀器：ZYTR-120E-450三輥機（氧化鋯輥筒）、金屬陶瓷刀片、Nikon光學顯微鏡

實驗材料：單壁碳納米管

實驗目的：通過三輥機研磨使材料分散的更加均勻

實驗步驟：將客戶預混好的材料使用ZYTR-120E-450 三輥機進行多次分散，研磨后取樣加入溶劑稀釋后使用顯微鏡進行觀察。

實驗數據：

顯微鏡放大400倍的狀態

研磨照片

結果分析：通過顯微鏡觀察可以看出，經過 ZYTR-120E-450 三輥機研磨分散后的材料中團聚明顯減小。