鋰電池導電劑你了解多少?鋰電池導電劑知識介紹
鋰離子電池作為新一代綠色高能可充電電池, 具有電壓高、能量密度大、循環(huán)性能好、自放電小、無記憶效應等突出優(yōu)點, 在近10年來取得了飛速發(fā)展, 并以其卓越的高性價比優(yōu)勢在全球各國的筆記本電腦、移動電話、攝錄機、武器裝備等移動電子終端設備領域占據了主導地位, 被認為是21 世紀對國民經濟和人民生活具有重要意義的高新技術產業(yè)。
1、SP
目前國內鋰離子電池導電劑還是以常規(guī)導電劑SP為主。炭黑具有更好的離子和電子導電能力,因為炭黑具有更大的比表面積,所以有利于電解質的吸附而提高離子電導率。另外,炭一次顆粒團聚形成支鏈結構,能夠與活性材料形成鏈式導電結構,有助于提高材料的電子導電率。
2、石墨導電劑
基本為人造石墨,與負極材料人造石墨相比,作為導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率。
3、CNT導電劑
在高端數碼電池領域的應用比例較高達50%以上,在動力電池領域的應用比例相對較低。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導電劑在該領域應用比例正在逐漸上升。
4、科琴黑
科琴黑只需要極低的添加量就可以達到高導電性,所以科琴黑一直是導電炭黑中的極品,長期以來在市場中處于領先地位。與其他用于電池的導電炭黑相比較,科琴黑具有獨特的支鏈狀形態(tài)。這種形態(tài)的優(yōu)點在于,導電體導電接觸點多,支鏈形成較多導電通路,因而只需很少的添加量即可達到極高的導電率(其他碳黑多為圓球狀或片狀,故需要很高的添加量才能達到所需的電性)??魄俸谑悄壳氨容^前沿的超級導電炭黑,目前鋰電的前10強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)界普遍認為:其優(yōu)越的導電性和高純度及獨特的支鏈結構,在鐵鋰為正極材料的時代會嶄露頭角。 科琴黑用于電池中的產品有兩種:Carbon ECP和Carbon ECP600JD、CP300JD。
導電劑的含量
a)導電劑在電極中的作用是提供電子移動的通道,導電劑含 量適當能獲得較高的放電容量和較好的循環(huán)性能,含量太低則電子導電通道少,不利于大電流充放電;太高則降低了活性物質的相對含量,使電池容量降低。
b)導電劑的存在可以影響電解液在電池體系內的分布,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部連接正負極的離子體,其分布對鋰離子在液相中的遷移擴散有著至關重要的影響。當一端電極中導電劑含量過高時,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,在反復循環(huán)后易于失效,從而影響電池的整體性能。
C)當導電劑的含量達到一個轉折點就行,太多只會減少電極密度,使容量下降,而太少則會導致電極中活性物質利用率低,且高倍率放電性能下降。
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鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜和電解液組成。充電時加在電池兩極的電勢迫使正極的嵌鋰化合物釋放出鋰離子, 通過隔膜后嵌入六方片層結構的石墨負極中; 放電時鋰離子則從片層結構的石墨中析出, 重新和正極的嵌鋰化合物結合, 鋰離子的移動產生了電流。鋰離子電池的結構和充放電過程化學反應原理雖然很簡單, 然而在實際的商業(yè)化應用中需要考慮很多問題。例如, 正負極材料的導電性能、充放電電位、活性、脫插鋰的結構穩(wěn)定性能、倍率性能和安全性能等, 以及電解液的穩(wěn)定性、導電性和環(huán)境適應性等。
除上述因素外, 鋰離子電池的內阻必須足夠小, 只有這樣才能保證使用的可靠性和較長的循環(huán)壽命。這不僅取決于正負極活性, 而且與集流體有著相當大的關系。
導電劑展望
GGII分析認為,目前碳納米管和石墨烯均可做成導電漿料,價格比普通炭黑SP貴很多。炭黑是非常成熟的導電劑,價格比較穩(wěn)定。CNT和石墨烯未來隨著規(guī)?;奶岣?,其價格下降空間相對較大,未來應用前景客觀。
















