常規(guī)鋰電池導(dǎo)電劑材料對(duì)比分析

時(shí)間：2017-06-24 22:53:01

關(guān)鍵字：導(dǎo)電劑石墨鋰電池

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[導(dǎo)讀]隨著鋰電池的商品化越來越廣泛，鋰電池的電池在正極材料表面的充放電過程是當(dāng)電池放電時(shí)候，處于孔中的鋰離子進(jìn)入正極活性物質(zhì)中，如果電流加大則極化增加，放電困難，這樣

隨著鋰電池的商品化越來越廣泛，鋰電池的電池在正極材料表面的充放電過程是當(dāng)電池放電時(shí)候，處于孔中的鋰離子進(jìn)入正極活性物質(zhì)中，如果電流加大則極化增加，放電困難，這樣電子間的導(dǎo)電性就較差，光靠活性物質(zhì)本省的導(dǎo)電性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，為了保證電極有良好的充放電性能，在極片制作時(shí)通常加入一定量的導(dǎo)電劑，在活性物質(zhì)之間與集流體起到收集微電流的作用。

導(dǎo)電劑綜述

作為鋰離子電池導(dǎo)電劑材料使用的主要有常規(guī)導(dǎo)電劑SUPER-P、KS-6、導(dǎo)電石墨、碳納米管、石墨烯、碳纖維VGCF等，這些導(dǎo)電劑擁有各自的優(yōu)劣勢(shì)。具體來看：

導(dǎo)電劑的應(yīng)用

01:SP

目前國(guó)內(nèi)鋰離子電池導(dǎo)電劑還是以常規(guī)導(dǎo)電劑SP為主。炭黑具有更好的離子和電子導(dǎo)電能力，因?yàn)樘亢诰哂懈蟮谋缺砻娣e，所以有利于電解質(zhì)的吸附而提高離子電導(dǎo)率。另外，炭一次顆粒團(tuán)聚形成支鏈結(jié)構(gòu)，能夠與活性材料形成鏈?zhǔn)綄?dǎo)電結(jié)構(gòu)，有助于提高材料的電子導(dǎo)電率。

02:石墨導(dǎo)電劑

基本為人造石墨，與負(fù)極材料人造石墨相比，作為導(dǎo)電劑的人造石墨具有更小的顆粒度，有利于極片顆粒的壓實(shí)以及改善離子和電子電導(dǎo)率。

03:CNT導(dǎo)電劑

在高端數(shù)碼電池領(lǐng)域的應(yīng)用比例較高達(dá)50%以上，在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用比例相對(duì)較低。但近年來隨著動(dòng)力電池對(duì)能量密度、倍率性能、循環(huán)壽命等性能要求逐漸提高，CNT導(dǎo)電劑在該領(lǐng)域應(yīng)用比例正在逐漸上升。

04:科琴黑

科琴黑只需要極低的添加量就可以達(dá)到高導(dǎo)電性，所以科琴黑一直是導(dǎo)電炭黑中的極品，長(zhǎng)期以來在市場(chǎng)中處于領(lǐng)先地位。與其他用于電池的導(dǎo)電炭黑相比較，科琴黑具有獨(dú)特的支鏈狀形態(tài)。這種形態(tài)的優(yōu)點(diǎn)在于，導(dǎo)電體導(dǎo)電接觸點(diǎn)多，支鏈形成較多導(dǎo)電通路，因而只需很少的添加量即可達(dá)到極高的導(dǎo)電率(其他碳黑多為圓球狀或片狀，故需要很高的添加量才能達(dá)到所需的電性)。

科琴黑是目前比較前沿的超級(jí)導(dǎo)電炭黑，目前鋰電的前10強(qiáng)基本都在用或者試驗(yàn)。其中EC-300J主要用于鎳氫、鎳鎘電池;ECP和ECP-600JD主要用于高倍率大容量和電流密度的鋰電，其中以ECP-600JD變現(xiàn)尤為突出。業(yè)界普遍認(rèn)為：其優(yōu)越的導(dǎo)電性和高純度及獨(dú)特的支鏈結(jié)構(gòu)，在鐵鋰為正極材料的時(shí)代會(huì)嶄露頭角。

科琴黑用于電池中的產(chǎn)品有兩種：CarbonECP和CarbonECP600JD、CP300JD。

導(dǎo)電劑的含量

a)導(dǎo)電劑在電極中的作用是提供電子移動(dòng)的通道，導(dǎo)電劑含量適當(dāng)能獲得較高的放電容量和較好的循環(huán)性能，含量太低則電子導(dǎo)電通道少，不利于大電流充放電;太高則降低了活性物質(zhì)的相對(duì)含量，使電池容量降低。

b)導(dǎo)電劑的存在可以影響電解液在電池體系內(nèi)的分布，由于受鋰離子電池的空間限制，注入的電解液量是有限的，一般是處于貧液狀態(tài)，而電解液作為電池體系內(nèi)部連接正負(fù)極的離子體，其分布對(duì)鋰離子在液相中的遷移擴(kuò)散有著至關(guān)重要的影響。當(dāng)一端電極中導(dǎo)電劑含量過高時(shí)，電解液富集在這一極而使另一極的鋰離子傳輸過程緩慢，極化度較高，在反復(fù)循環(huán)后易于失效，從而影響電池的整體性能。

C)當(dāng)導(dǎo)電劑的含量達(dá)到一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)就行，太多只會(huì)減少電極密度，使容量下降，而太少則會(huì)導(dǎo)致電極中活性物質(zhì)利用率低，且高倍率放電性能下降。

導(dǎo)電劑展望

分析認(rèn)為，目前碳納米管和石墨烯均可做成導(dǎo)電漿料，價(jià)格比普通炭黑SP貴很多。炭黑是非常成熟的導(dǎo)電劑，價(jià)格比較穩(wěn)定。CNT和石墨烯未來隨著規(guī)?；?yīng)的提高，其價(jià)格下降空間相對(duì)較大，未來應(yīng)用前景客觀。