锂离子电池是电池市场上最具活力和增长最快的电池产品。从发展趋势来看,该行业的主要挑战一直是消费者对更大的能量密度的持续需求。据中国新材料网,从1991年起锂离子电池能量密度每年增长3-4%,在过去25年里,总计增加了约2.5倍。大量的改善是通过优化电池组件,而不是电池活性物质来实现的:铝箔、铜箔和蓄电池隔板的厚度都从50微米减少到5-10微米,同时减少了电池包装材料厚度,对机械方面的设计进行了优化。

由于部分电池电极的配方中包含高达96-98%的活性物质,因此通过改善活性物质来改进电池能量密度的效果立竿见影。其中,近来表现突出的是单壁碳纳米管(SWCNT)。单壁碳纳米管是一种特殊的导电添加剂,能在非常低浓度时即能形成导电网络,同时使电池电极中的活性物质的量增加到99.5%。

与传统的导电添加剂如炭黑、石墨烯和多壁碳纳米管相比,单壁碳纳米管的浓度只要区区0.001%就可以增加导电性。将单壁碳纳米管结合到活性物质颗粒内,形成基于单壁碳纳米管的新结构,具有在未来的5-10年内,将能量密度增加60%的潜力。

超过25年的研究发现,很多单壁碳纳米管具备高于其他碳基添加剂的优越性能。然而,由于单壁碳纳米管工业化大规模合成的困难,难以大规模应用于电池制造。最近这个问题被全球纳米材料制造商OCSiAl公司解决。该公司每年能够生产10吨高质量的单壁碳纳米管,并计划在2017年将生产能力提高到60吨。