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      鋰離子電池幾種導電漿料優勢和缺點

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      鋰離子電池幾種導電漿料優勢和缺點

      發布日期:2018-12-25 作者:xl 點擊:

      鋰離子電池導電漿料主要是碳系導電漿料,包括導電炭黑、導電石墨、碳納米管、石墨烯及其混合漿料。通常,大家把炭黑、石墨稱為傳統導電漿料,把碳納米管、石墨烯及其混合漿料稱為新型導電漿料。


        導電炭黑


        導電炭黑是目前鋰離子電池使用最廣泛的導電漿料。炭黑是一種無定形炭,在掃描電鏡下呈鏈狀或葡萄狀,質輕而疏松,粒徑小(D50=40Na),比表面積比較大,在漿料中分散性較差,容易團聚,且具有較強的吸油性。由于導電炭黑不能形成良好的導電網絡,導電性相對較差,而且電阻高且易于極化。因此,在用導電炭黑進行極片制作時,往往與石墨、碳納米管、石墨烯等材料配合使用。


        目前,市面上銷售的導電炭黑主要有Super P、Super S、350G、乙炔黑、科琴黑(Carbon ECP、Carbon ECP600JD)等。


        導電石墨


        石墨是一種晶體,晶格為六邊形層狀結構,相對較粗(D50=3-6um),導電性略差于導電炭黑,但具有更好的可壓縮性和可分散性。因此,導電石墨一般配合導電炭黑使用,這樣不僅可以提高導電劑的分散性,減少極片極化,還能提高電極的氧化還原能力和電池的充放性能。


        目前,市面上銷售的導電石墨主要有KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15等。


        碳納米管


        碳納米管(CNT)可以分為單壁碳納米管和多壁碳納米管,是近年新發展起來的導電材料。碳納米管與活物質呈點線接觸形式,在導電網絡中不僅起到“引線”作用,同時還具有雙電層效應,對于增強電解液吸收、提高電池容量、倍率性能、電池循環壽命和降低電池極化都具有積極作用,是較為理想的導電材料,但碳納米管材料的缺點是不易分散。因此,一般將碳納米管添加到炭黑中配合使用。


        目前,天奈公司是國內當之無愧的碳納米管研發和生產的龍頭企業。


        石墨烯


        石墨烯呈片狀結構,與活性物質呈面接觸形式,具有優異的導電性能,用作導電劑時可以減少導電劑的用量。但是,石墨烯的片狀結構也阻礙了鋰離子的擴散,從而造成電池倍率性能下降。由于其成本較高,分散困難、具有阻礙鋰離子擴散等弊端尚未完全被工業化應用。因此,目前一般將石墨烯添加到炭黑中配合使用。


        目前,青島昊鑫、深圳納米港、山東玉皇、廈門凱納等一大批企業都在生產石墨烯導電漿料。


        混合導電漿料


        混合導電漿料就是將碳納米管、石墨烯、導電炭黑之間進行摻雜濫混合后形成的漿料。使用混合導電漿料,目的就是希望發揮導電劑之間的協同、互補、激發作用。當然,混合漿料的分散問題會更加突出。


        幾種導電漿料優勢和缺點并存,具體如何選擇需綜合考慮。在實際應用中,由于成本和工藝非常成熟原因,炭黑依然是目前鋰離子電池中應用最廣泛的導電材料,而碳納米管和石墨烯作為新時代的寵兒,代表著新的希望,在眾多科研、企業、金融機構的共同努力下,在科研和實際應用方面都取得了不俗的成績。但是,碳納米管和石墨烯的綜合使用成本阻礙了產業化批量使用。到底誰將引領未來鋰離子電池導電漿料的主流,我們拭目以待。


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