電動車電池的明日之星，奈米碳管 CNT 市場正在大舉擴張

汽車電動化加上儲能與減碳議題，使得市場上對電池需求不斷增加，相較於其他電池黑科技，已經出現許久的奈米碳管（CNT）材料，成為最近電池供應鏈廠商大舉擴產的明日之星。

鋰離子電池（ LiB ）的需求日益增加，除了鋰元素本身之外，鋰電池相關原料供應鏈也受到了大量的關注。奈米碳管（ Carbon nano tubes，CNTs）做為鋰電池陽極的導電添加劑，正在越來越受到重視，為 CNT 市場的大幅擴張鋪平了道路。

IDTechEx 報告認為，根據應用領域劃分的未來 10 年市場預測，對 CNT 需求量（ tpa ）和市場價值，將隨著鋰電池的需求同步增加，成為熱門新材料。

以未來十年預估來看，鋰離子電池的年需求量將達到約 6,000 GWh，主要由電動車驅動，比目前約 800 GWh 大量增加。儘管電動車搶走了大部分的頭條，但電動化也在海運、航空和其他陸上載具快速發展，再加上其他電子產品的能源儲存等應用，鋰電池被稱為未來的石油並不虛假。

運用奈米碳管改良電池能量密度

隨著電池本身在電動車的成本、性能和安全性中發揮重要作用，電池使用的材料不單單影響續航、成本，甚至也影響了使用者習慣，因此越來越多車主開始認識到鎳鈷鋰電池（NCM、NCA 等）和磷酸鐵鋰電池（LFP）等名詞，但除了這些陰極材料外，電池陽極材料也是科學家和電池廠希望改良的重點。

目前的電池陽極材料主要以石墨為主，而 CNT 奈米碳管就是將碳分子捲成管狀，表面則是六邊形蜂巢結構組成，添加到鋰電池中，能夠提高充放電速率，並更易於儲存鋰離子。就 CNTs 而言，它們通常與陽極的其他導電添加劑一同使用，提供改善的導電路徑和錨定點。

其中一個顯著優點是可以使陽極更厚，從而產生更大的能量密度，能夠結構強化、增強導電性和延長電池壽命。

▲ 奈米碳管加入電池陽極示意圖。（Source：Toyocolor）

在能源儲存領域對 CNTs 的需求增加，使得 CNT 主要業者開始增加產能。 Cnano （天奈科技）擁有大量知名電池製造商客戶，另一方面， LG Chem 則是垂直整合，直接供應 CNT 給自家電池，兩者都在未來幾年宣布了重大的擴張計畫，與南韓 JEIO 和 Kumho Petrochemical 等其他參與者並肩。

LG Chem 計劃在 2023 年底將產能從 1700 tpa 增加到 2900 tpa，並在 2024 年再增加到 6200 tpa。碳黑市場的領導者 Cabot Corporation 幾年前也透過收購 SUSN 進入了該領域。最值得注意的是日本 ToyoColor，他們開發的 CNT 分散體，已經獲得中國電池廠訂單，用於次世代電池，甚至正在試圖籌組合資公司，專門生產含有 CNT 的導電膏材料。

目前為止，大部分的活動都在亞洲進行，從市場領導者的出現到最大的產能設施，然而，最近的公告已經顯示出在未來幾年將擴展到北美市場。

當然，並非所有的奈米碳管都是相同的，對於單壁（ SWCNT ）和多壁（ MWCNT ）有不同的應用，而材料的純度和方向比例也對能源儲存應用有重要影響。有幾家參與者帶著雄心壯志的中期計畫正在崛起，希望在產能方面與上述的市場領導者競爭。然而，大規模生產的品質良率，是否還能維持有競爭力的成本，還有待確認。

同樣，其他參與者正走向可持續性的方向，使用綠色回收材料或廢棄飼料生產他們的 CNT 材料，但也還未通過大規模量產驗證。

現階段來看，奈米碳管已經可以做為電池陽極添加材料，帶來一些好處，而在不久後的未來，奈米碳管將有機會在電池改良中扮演更重要的角色，也因此被分析師認為是電動車與電池供應鏈的明日之星。