碳纳米管和石墨烯哪个做导电材料好

石墨烯自问世以来，尽管引发无数热议，但仍然是诸多领域研发者的重点关注对象，其中包括锂电行业。目前石墨烯在锂电池中主要被用作导电剂。

在锂电池的制作细分工艺上，导电剂的加入通常首先考虑的是电池材料活性物质本身的特性，直接作用是增加导电性能。值得注意的是，导电性能会直接影响电池的放电平台、容量发挥、循环稳定、内阻、高倍率性能等。

当前锂电池使用较广泛的导电剂可分为导电炭黑、导电石墨和新型导电剂等三大类，其中新型导电剂包括碳纳米管、石墨烯等。

一位业内人士表示，从锂电池导电剂的研究发展历程来看，正在经历石墨——碳纳米管——石墨烯三个过程，这表明导电剂的颗粒粒子越来越小。这源于锂电池对容量、循环性能要求越来越高，材料的导电性极大影响着这些因素，加入颗粒粒子越小的导电剂是解决这一难题的最直接方法。

那么碳纳米管和石墨烯这两类新型导电剂谁更具优势?高工锂电网将从性能、发展瓶颈、价格成本等多角度来综合比较分析。

到底谁会更胜一筹?

首先来了解什么是碳纳米管和石墨烯。

碳纳米管是由一层石墨层卷起来的直径只有几纳米的微管，也可由不同直径的微管同轴地套构在一起形成管束。按照层数来分类，可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管;石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，也分为单层石墨烯和石墨烯微片(多层结构)。

从本质上看，碳纳米管和石墨烯都属于石墨类材料，只不过碳原子的排列组合不同，形成螺旋状的碳纳米管和片状的石墨烯，所以它们都具备石墨的一些相同特性，比如导电性。

具体而言，碳纳米管由于尺寸小，比表面积大，表面的键态和颗粒内部不同，表面原子配位不全等导致活性位置增加，成为理想的材料添加剂。但石墨烯电极拥有更小的极片电阻，可以做到更大的压实密度。

导电剂通常要在最少量添加的情况下，实现最优的导电性能。目前，市场化应用的碳纳米管和石墨烯都是以预分散导电浆料的方式提供。从导电性能上看，有业内人士认为，作为第三代导电剂，石墨烯的导电性无疑会高于其他产品。

青岛昊鑫新能源科技公司(下称“昊鑫能源”)沈杰博士表示，石墨烯的导电性好，碳纳米管的优点是它在电解液中的吸液能力更强。

而另一位业内人士表示更看好碳纳米管导电剂在锂电池中的应用，因为纯石墨烯的离子导电性没有碳纳米管好，加入纯石墨烯导电剂的电子会在循环几十周后跳出来，这一点会影响电池的循环稳定。

对此，深圳市比克动力电池有限公司(下称“比克电池”)基础研发部柳青博士表示认同，碳纳米管的电子导电性和离子导电性都比较好，这更有利于提升电池的循环性。

从导电机理分析，石墨烯通过点面接触来导电，碳纳米管则经由点线接触传输。一般而言，接触的面积越大导电性能就会越好。有业内人士认为，片层较厚的石墨烯会阻碍锂离子的扩散而降低极片的离子电导率，6-9层最为适宜。

其实都存在发展瓶颈

事实上，尽管各有优势，碳纳米管和石墨烯这两款导电剂都存在发展瓶颈。

目前业界对石墨烯的一点共识就是，真正意义上的石墨烯制作成本高，难以实现产业化。而对碳纳米管来说，最大的难题则是分散。相较之下，碳纳米管的分散“难关”比石墨烯的“难产”更容易攻克，碳纳米管在导电剂上的应用也更为成熟。

据了解，OCSiAl目前已实现单壁碳纳米管的大规模生产应用，这是一家专业从事单壁碳纳米管研发生产的跨国公司。

该公司香港总裁Grigory Gurevich 自豪地表示，OCSiAl是国际性的大公司，在全球拥有很多的资源，包括几百甚至上千的合作伙伴，这些合作伙伴都有世界知名的实验室、大学及科研院所，共同研发添加剂的分散和应用。OCSiAl的产品分散好,很容易添加到材料上,客户不需要重新分散也无需改变原工艺流程。

值得注意的是，尽管业界一直对石墨烯产业化感到渺茫，但近日高工锂电网经多方调查了解，确认昊鑫能源已经实现类石墨烯的产业化生产。与市场上几十甚至上百层的石墨微片相比，昊鑫能源批量生产的石墨烯导电剂产品能够做到2-10层。

两者价格下降空间都很大

正所谓“不管是黑猫还是白猫，只要抓到老鼠就是好猫”，从企业盈利的角度来说，碳纳米管和石墨烯的购买成本是其考虑衡量的一个重要因素。这两款产品谁能够做到成本更低，无疑会增添竞争优势。

目前市场上碳纳米管和石墨烯两款产品售价相差不大，但不同型号的导电剂价格会有很大差异。据了解，常规的碳纳米管导电剂的价格是700-800元/kg。

Grigory Gurevich表示，作为产品推广，第一点就是价格要有吸引力。以往的添加剂在价格上甚至超过了基质本身。与其他公司相比，OCSiAl的产品不仅价格低，而且更加有效率和吸引力，因为其添加量与其他添加剂相比要低得多，从0.001%到0.1%。

据昊鑫新能源相关负责人透露，公司生产的类石墨烯产品产能已经接近200吨，比亚迪和国轩高科都已成为这款产品的使用客户，而且公司计划明年将把产能扩大至1000吨。

高工锂电网从比亚迪处了解到，昊鑫能源的这款导电剂比市面上同类产品导电性能要好，价格上也比较有优势。

上述昊鑫新能源负责人介绍，与市面上的导电剂相比，公司的产品价格与其差不多，但导电性能好很多，即使在减少添加量的情况下也能达到导电效果，例如在添加量为碳纳米管25%的条件下就能实现相同导电性能。

高工产研锂电研究所(GGII)认为，目前碳纳米管和石墨烯均做成导电浆料，价格比普通炭黑SP贵很多。炭黑是非常成熟的导电剂，价格比较稳定。但碳纳米管和石墨烯价格下降空间较大，石墨烯价格下降速度更快，应用前景很大。至于在锂电池的应用上，两款导电剂不同的用法会产生各异的效果，孰优孰劣很难判定。碳纳米管和石墨烯的区别,碳纳米管和石墨烯,氧化石墨烯与石墨烯的区别,石墨烯与氧化石墨烯的区别,氧化石墨烯和石墨烯的区别,石墨烯和氧化石墨烯的区别,石墨烯和碳纳米管,还原氧化石墨烯和石墨烯的区别,氟化石墨烯,石墨烯纳米片,碳纳米管,石墨烯狄拉克点