常用的鋰電池導(dǎo)電劑主要是什么？
來(lái)源：未知
2019-09-08 12:19
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常用的鋰電池導(dǎo)電劑可以分為傳統(tǒng)導(dǎo)電劑（如炭黑、導(dǎo)電石墨、碳纖維等）和新型導(dǎo)電劑（如碳納米管、石墨烯及其混合導(dǎo)電漿料等）。市面上的導(dǎo)電劑型號(hào)有SPUERLi、S－O、KS－6、KS－15、SFG－6、SFG－15、350G、乙炔黑（AB）、科琴黑（KB）、氣相生長(zhǎng)碳纖維（VGCF）、碳納米管（CNT）等等。
?。?）炭黑
炭黑在掃描電鏡下呈鏈狀或葡萄狀，單個(gè)炭黑顆粒具有非常大的比表面積（700m2／g）。炭黑顆粒的高比表面積、堆積緊密有利于顆粒之間緊密接觸在一起，組成了電極中的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。比表面較大帶來(lái)的工藝問(wèn)題是分散困難、具有較強(qiáng)的吸油性，這就需要通過(guò)改善活物質(zhì)、導(dǎo)電劑的混料工藝來(lái)提高其分散性，并將炭黑量控制在一定范圍內(nèi)（通常是1．5％以下），炭黑形態(tài)及其在活物質(zhì)中混合狀態(tài)如圖1所示。
?。?）導(dǎo)電石墨
導(dǎo)電石墨也具有較好的導(dǎo)電性，其本身顆粒較接近活物質(zhì)顆粒粒徑，顆粒與顆粒之間呈點(diǎn)接觸的形式，可以構(gòu)成一定規(guī)模的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高導(dǎo)電速率的同時(shí)用于負(fù)極時(shí)更可提高負(fù)極容量。
?。?）碳纖維（VGCF）
導(dǎo)電碳纖維具有線性結(jié)構(gòu)，在電極中容易形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)出較好的導(dǎo)電性，因而減輕電極極化，降低電池內(nèi)阻及改善電池性能。在碳纖維作為導(dǎo)電劑的電池內(nèi)部，活物質(zhì)與導(dǎo)電劑接觸形式為點(diǎn)線接觸，相比于導(dǎo)電炭黑與導(dǎo)電石墨的點(diǎn)點(diǎn)接觸形式，不僅有利于提高電極導(dǎo)電性，更能降低導(dǎo)電劑用量，提高電池容量。VGCF和導(dǎo)電炭黑在活物質(zhì)中分散狀態(tài)比較如圖2所示：
?。?）碳納米管（CNT）
CNT可以分為單壁CNT和多壁CNT，一維結(jié)構(gòu)的碳納米管與纖維類似呈長(zhǎng)柱狀，內(nèi)部中空。利用碳納米管作為導(dǎo)電劑可以較好的布起完善的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，其與活物質(zhì)也是呈點(diǎn)線接觸形式，對(duì)于提高電池容量（提高極片壓實(shí)密度）、倍率性能、電池循環(huán)壽命和降低電池界面阻抗具有很大的作用。目前，比亞迪、中航鋰電部分產(chǎn)品使用CNT作為導(dǎo)電劑，經(jīng)反響具有不錯(cuò)的效果。碳納米管可分為糾纏式和陣列式兩種成長(zhǎng)狀態(tài)，無(wú)論是哪種形式其應(yīng)用于鋰電池中都存在一個(gè)問(wèn)題就是分散，目前可以通過(guò)高速剪切、添加分散劑、做成分散漿料、超細(xì)磨珠靜電分散等工藝解決。
?。?）石墨烯
石墨烯作為新型導(dǎo)電劑，由于其獨(dú)特的片狀結(jié)構(gòu)（二維結(jié)構(gòu)），與活性物質(zhì)的接觸為點(diǎn)－面接觸而不是常規(guī)的點(diǎn)點(diǎn)接觸形式，這樣可以最大化的發(fā)揮導(dǎo)電劑等作用，減少導(dǎo)電劑的用量，從而可以多使用活性物質(zhì)，提升鋰電池容量。但是由于其成本較高，分散困難、具有阻礙鋰離子傳輸?shù)缺锥松形赐耆还I(yè)化應(yīng)用。
?。?）二元、三元導(dǎo)電漿料
在最新的研究進(jìn)展中，部分鋰電池選用的導(dǎo)電劑是CNT、石墨烯、導(dǎo)電炭黑之間兩者或三者的混合漿料。將導(dǎo)電劑復(fù)合做成導(dǎo)電漿料是工業(yè)應(yīng)用的需求，也是導(dǎo)電劑之間相互協(xié)同、激發(fā)作用的結(jié)果。無(wú)論是炭黑、石墨烯還是CNT，將其三者單獨(dú)使用時(shí)已經(jīng)很大的分散難度，如果想要將其與活物質(zhì)均勻混合，則需要在未進(jìn)行電極漿料攪拌之前，將其分散開(kāi)然后再投入使用。
