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[color=var(--weui-FG-HALF)]在新材料的广阔天地中,碳纳米管正凭借其卓越的理化特性崭露头角。这种神奇的材料自问世以来,便以独特的结构和优异性能,吸引了全球科研人员与工业界的目光,逐步从实验室走向工业化生产,并在锂电池产业中找到了重要的应用场景,市场规模持续扩张。 当前,国内碳纳米管作为动力电池导电剂的市场,伴随着动力电池产业的迅猛发展,已膨胀至每年几十亿元的规模。众多国内外企业及上市公司纷纷布局该领域,像天奈科技、道氏技术以及美国卡博特等行业参与者,已在市场中占据一席之地。随着锂电池技术不断革新,高镍正极、硅基负极和固态电池等新技术应用规模逐步扩大,对碳纳米管的需求预计将呈爆发式增长,仅在锂电池领域,其市场规模未来有望跃升至每年百亿元级别。 实际上,碳纳米管的优势远不止于导电性。它还具备超高的力学性能,强度可达钢材的百倍之多,同时拥有出色的热学性质,导热性是铜的数倍。1996 年诺贝尔化学奖得主 Richard E. Smalley 先生(富勒烯的发现者)曾赞誉:“碳纳米管是人们所能制造出来的最强、最刚、最硬的分子,同时是最好的热和电的分子导体。” 赢纳材料科技(镇江)有限公司的创始人赵社涛先生,正是怀揣着对碳纳米管这一材料巨大潜力的深刻洞察,投身于碳纳米管行业,期望将科学家眼中的美好愿景,一步步转化为产业化的现实。当下锂电池导电剂对碳纳米管的应用,不过是其产业化进程中的 “冰山一角”。在更广阔的领域,如触摸屏、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、复合材料等,碳纳米管均展现出广阔的市场前景,有望催生多个百亿乃至千亿级别的市场,成长为一个万亿级规模的庞大产业。 要释放碳纳米管的巨大市场潜力,强大的生产能力是根基。只有实现低成本、高质量且可持续的碳纳米管供应,才能撬开潜在下游市场的大门。早期,碳纳米管的吨级生产借助固定床 / 移动床设备完成。在水平放置的管式炉内,通过精巧设计的装置,实现催化剂和烃类原料的连续添加,以及碳纳米管产品的持续移出,从而达成单台设备每年吨级到几十吨级的生产规模,构建起第一代碳纳米管工厂。即便在当下,对于一些特殊种类的碳纳米管,或是以特殊原料作为碳源的生产,第一代碳纳米管工厂的固定床 / 移动床设备仍保有一定市场空间。 为满足更大规模的生产需求,以流化床为反应器的第二代碳纳米管工厂应运而生,成功解决了单台反应器实际年产一百吨到三百吨级的生产难题。目前,国内碳纳米管的大规模生产,基本以流化床反应器为主流。然而,随着生产规模要求的进一步提升,流化床反应器的弊端逐渐凸显:一是难以按比例放大,限制了产能的进一步扩张;二是在生产过程中容易积碳、结焦,导致反应器堵塞;三是停炉清理反应器操作困难,耗时较长,严重阻碍了单台产能的提升。现阶段,行业内流化床反应器的内径多集中在 500mm、600mm、800mm,继续扩大内径面临重重困难。 在此背景下,肩负 “材料报国、科技创新” 使命的赢纳材料科技(镇江)有限公司,入驻丹阳高新技术创新园后,针对碳纳米管大型化生产展开持续攻关。丹阳高新技术创新园地处江苏省丹阳市,作为科技创新的 “摇篮”,不仅是培育创新型产业集群的关键基地,更承担着孵化新质生产力的重要职责,为园内创新、创业主体提供全方位、优质高效的服务。 赢纳材料科技(镇江)有限公司历经两年攻坚克难,突破重重阻碍,成功攻克碳纳米管第三代工厂的大型化生产技术,并以产学研合作的模式,将成果输出至贵州省遵义市聚源新材料科技公司,助力其建成碳纳米管生产的第三代大型工厂。该工厂占地 105.8 亩,项目总投资 6.8 亿元,宛如一匹黑马,在贵州省大地悄然崛起。通过此次产学研合作,赢纳材料公司与遵义市聚源新材料科技有限公司实现互利共赢,切实将技术转化为生产线与先进生产力,让科技成果在祖国大地上落地生根。 碳纳米管第三代工厂的核心亮点,在于单台反应器可实现实际年产 1000 吨碳纳米管粉体,产能是第二代工厂单台流化床反应器的 3 至 10 倍。举例而言,若新建一个年产 6000 吨碳纳米管粉体的工厂,以往采用第二代技术需 30 台反应器,而运用赢纳材料公司的新技术,仅需 6 台反应器即可达成,大幅节省投资成本。单台反应器的大型化,不仅带来显著的规模生产效应,有效降低碳纳米管的生产成本,提升工厂利润率;还降低了生产线管理难度,减少管理人员数量,节约人力资源成本;同时,有利于保障碳纳米管成品质量的稳定性,即行业内所说的产品一致性更佳。此外,赢纳材料公司的单台年产千吨级碳纳米管反应器,原料适应性极为广泛,常见的乙烷、乙烯、丙烯、丙烷、丁烷、丁烯等大宗原料均可适用,并针对不同原料配套有高产率催化剂。 经查阅国内外资料及相关报道,赢纳材料公司成功开车的单台实际年产千吨级碳纳米管反应器,为国内外首创。这并非停留在方案或图纸上的设想,而是切实建成并投入生产的装置,且已在工厂历经数月连续运行测试与考核,堪称全球最大的单台碳纳米管反应器。该反应器打破了现有第二代工厂流化床反应器的理论与技术瓶颈,开启了碳纳米管大规模生产的崭新时代。 第三代碳纳米管工厂巧妙融合固定床和流化床设备的优势,有效克服二者原有的缺陷,实现长周期连续运转与设备大型化。同时,第三代大型化碳纳米管工厂生产线通过优化催化剂与工艺,能够在大型设备上生产多种规格的碳纳米管。其产物堆密度在 0.05 - 0.15g/ml 之间,具备良好的分散性,催化剂倍率可在 20 - 50 倍范围内调节,可根据不同用途生产通用碳纳米管、陈列碳纳米管、薄壁碳纳米管等。整个生产过程简便、高效且绿色环保,成功破解高质量碳纳米管大批量生产的瓶颈与成本难题,率先实现碳纳米管超大批量生产的重大突破。 新材料虽性能卓越,但价格高昂往往成为其大规模普及的阻碍。赢纳材料科技(镇江)有限公司单台反应器年产千吨级碳纳米管的稳定运行,进一步大幅降低碳纳米管的生产成本,同时减少大型碳纳米管工厂的建设成本。成本的降低又将反哺市场,为碳纳米管开拓全新的应用领域。 国内碳纳米管行业历经 20 多年的发展与沉淀,已逐步走出产业幼稚期。随着行业持续发力,不断突破应用市场,加之碳纳米管价格的逐步下降,在未来十年,碳纳米管产业极有可能迎来万亿级市场规模的爆发式增长。而赢纳材料科技(镇江)有限公司凭借在碳纳米管大型化生产领域的创新突破,无疑已在这场产业变革中抢占先机,为行业发展注入全新活力,引领碳纳米管产业迈向新的高度。 赵社涛 18252972115
赢纳材料科技(镇江)有限公司 总经理
长期深耕化工新材料研究与技术开发领域,组织开展碳纳米管大型工业化生产与应用研究,成功完成全球首创的单台反应器实际年产千吨级碳纳米管技术工业性试验及工业化连续生产,有力提升了中国在碳纳米管大型化生产领域的国际领先地位。
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