四類常規(guī)鋰電池導(dǎo)電劑材料對比分析
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。具體來看:
1、SP
目前國內(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,因為炭黑具有更大的比表面積,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。
2、石墨導(dǎo)電劑
石墨導(dǎo)電劑有:KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15。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以及改善離子和電子電導(dǎo)率。
3、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,在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用比例相對較低。但近年來隨著動力電池對能量密度、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。
4、碳黑導(dǎo)電劑
碳黑導(dǎo)電劑有:科琴黑、乙炔黑、SuperP、SuperS、350G、碳纖維(VGCF)、碳納米管(CNTs)等。
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,長期以來在市場中處于領(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導(dǎo)電炭黑,目前鋰電的前10強(qiáng)基本都在用或者試驗。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代會嶄露頭角。
乙炔黑(Acetylene Black):由碳化鈣法或石腦油(粗汽油)熱解時副產(chǎn)氣分解精制得到的純度99%以上的乙炔,經(jīng)連續(xù)熱解后得到的碳黑。

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