碳纳米管最突出的结构特征是它由单层或多层石墨片围绕同一中心卷曲而成。碳纳米管，英文简称CNT，属于富勒碳系，其长度为微米级，直径为纳米级，最富特征的一维纳米材料。在宏观尺度上看，碳纳米管是黑色粉末，在微观尺度上，它是由同轴碳管组成的碳分子。碳纳米管的结构虽与高分子材料结构相似，但其结构却稳定得多，是目前已知的熔点最高的材料。
碳纳米管根据不同的特征分为不同的类别，商业化角度通常按管壁的层数（单壁、多壁）和导电性（金属型、半导体型）对其进行分类。
（二）气相沉积法是主要生产工艺，催化剂制备是核心难点
目前碳纳米管的制备方法主要有化学气相沉积法（CVD）、激光蒸发法、石墨电弧法、水热法。但由于后三者都存在成本高、工业化生产困难的缺点，碳纳米管生产企业更多采用化学气相沉积法。CVD工艺流程主要包括催化剂制备、碳纳米管粗粉制备、粗粉纯化和粉碎四大工序，其中催化剂制备是最核心的环节和技术难点。从实验室制备到大规模工业化生产，还需要解决多层次工程科学耦合和关联的问题，具有较高的技术壁垒。
（三）比强度最高的人造材料，导电导热和储氢性能良好
碳纳米管独特的结构和化学键，赋予了它独特的力学、电学、热学和化学性能，使得它在多个领域均可以有广泛的应用。
1、力学性能
①碳纳米管是目前可以制备出的最高比强度材料。
②强柔韧性，良好的可弯曲性。
2、电学性能
①良好的导电性，电子在传输时能量损失微小，是优良的电池导电剂。
②极高的导热率，室温下导热率是金刚石的2倍，是目前已知的最好导热材料。
③经过处理后具有优异的储氢能力。
④优越的嵌锂特性，为锂离子提供了丰富的存储空间和运输通道。
⑤化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性。在高分子复合材料中添加碳纳米管可提高材料本身的阻酸抗氧化性能。
目前，商业化且大规模应用的领域主要集中于锂电池导电剂和导电塑料。据测算，目前超过75%的需求来自锂电池导电剂领域。产业链化工上游主要是丙烯、液氮；下游应用于锂电池服务新能源汽车产业和3C数码产业，应用于导电塑料，服务电力基础设施、半导体产业等。碳纳米管大规模商业应用的需求结构为：导电塑料14.1%，锂电池85.9%。
（一）新能源领域：碳纳米管是优良的锂电池导电剂
锂电池性能优异而具有广泛的应用，而导电剂是锂电池中的重要材料，主要作用是提高电池的导电性。锂离子电池的主要材料包括正极、负极、电解液和隔膜。锂电池的供电过程依赖于电子在正极与负极间的移动，因此电极的导电性决定了电池的性能表现。
碳纳米管是一种新型导电剂材料，比传统导电剂能更好地提高正极活性物质的导电性。锂离子电池目前常用的导电剂主要包括炭黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维以及石墨烯等。炭黑和导电石墨属于传统的导电剂，碳纳米管、碳纤维和石墨烯属于新型导电剂材料。通常而言，炭黑导电剂在正极材料中的添加量为3%左右，而碳纳米管、石墨烯等新型导电剂的添加量可降低至0.5%-1.0%左右，提升正极活性物质填充量，有助于提升锂离子电池能量密度。
（二）导电塑料领域：碳纳米管作为导电填料优势显著
导电塑料是具有导电性的功能型高分子材料，在半导体、防静电材料、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域有重要的应用。
导电塑料的导电性来自于填充在其中的具有导电性的导电填料，包括炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯等。导电填料与树脂等基底材料混合制成导电母粒，再添加到各种塑料中。
炭黑颗粒已经成为半导体产业的污染源之一，碳系填料中的传统材料性能瓶颈已经显现。由于碳纳米管具有更优异的导电性能，因此达到同样甚至更好的导电效果，其添加量仅为传统炭黑的1/5-1/15，不会因添加量过大而产生脱碳污染的问题，是近年来对于高端导电塑料争相开发使用的添加剂。随着碳纳米管的生产规模进一步提高，碳纳米管的使用成本逐渐降低，其相对于炭黑填充型导电塑料的优势将更加明显。
规模化商业应用主要在锂电池，随着新能源汽车的普及和5G手机的推广，锂电池行业将迎来蓬勃发展的机遇，拉动对锂电池导电浆料的需求；而新能源汽车和5G手机对锂电池的能量密度和循环寿命的要求不断提高，将进一步凸显碳纳米管导电浆料的优势，加速在导电剂中的渗透。
碳纳米管在生产过程中，从催化剂的制备到规模化生产，再到分散剂的选择存在众多技术难点，行业技术壁垒较高，导致行业集中度过高。
