導(dǎo)電劑對(duì)LiFePO4磷酸鐵鋰電池充放電性能的影響有哪些
來(lái)源:寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-04 08:00
點(diǎn)擊量:次
常用的導(dǎo)電劑有碳黑、石墨、碳纖維、金屬纖維等。高結(jié)構(gòu)炭黑顆粒細(xì), 網(wǎng)狀鏈堆積緊密、比表面積大,有利于在電極中形成鏈?zhǔn)綄?dǎo)電結(jié)構(gòu)。其中在眾多炭黑種類中以乙炔黑(AB)為最佳。一般認(rèn)為,乙炔黑晶格化程度低,鋰離子在其中嵌入與脫出的吉布斯自由能相差不大;又因?yàn)橐胰埠诘膶?dǎo)電率較大,且電阻放熱較小,故其影響電池安全性的程度較小。石墨和碳纖維具有導(dǎo)電性好、密度小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及化學(xué)穩(wěn)定性等特性,也常被用作鋰離子電池正極材料的導(dǎo)電劑。碳納米管作為一種納米纖維材料,有很高的長(zhǎng)徑比,較大的比表面積和好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能, 理論上是鋰離子電池理想的導(dǎo)電劑。鄧凌峰等比較了用粒狀導(dǎo)電碳黑和線狀碳納米纖維分別作為導(dǎo)電劑對(duì)鋰電池性能的影響,研究顯示碳納米纖維在電極中更易形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),制作而成的鋰電池性能更優(yōu)。另外, 除了用單一材料作為導(dǎo)電劑,還可以將導(dǎo)電劑復(fù)合化,綜合兩組分、三組分甚至更多組分導(dǎo)電劑的優(yōu)勢(shì),形成協(xié)同效應(yīng)。張慶堂等研究了乙炔黑和碳納米管復(fù)合的雙組分導(dǎo)電劑,乙炔黑促進(jìn)了碳納米管的分散并阻礙分散好的碳納米管的再次團(tuán)聚,有利于碳納米管在正極材料中均勻分散,提高了復(fù)合電極的循環(huán)穩(wěn)定性。
導(dǎo)電劑的含量對(duì)于提高LiFePO4的充放電性能也有明顯的影響。導(dǎo)電劑含量太低則難以形成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),不能形成足夠的電子導(dǎo)電通道 ,不利于大電流充放電;含量太高則降低了活性物質(zhì)的相對(duì)含量,使電池的體積比容量降低。
導(dǎo)電劑的分散程度對(duì)材料性能也有明顯的影響。Dominko等的研究表明,添加2 wt%均勻分散的碳黑比添加10 wt%不均勻分散的碳黑的電化學(xué)性能好。Kuroda等研究也得出了類似的結(jié)。范長(zhǎng)嶺等以LiFePO4/C作為正極活性材料,以電導(dǎo)率更大的聚苯胺(PAn)替代AB 作為導(dǎo)電劑進(jìn)行了恒電流充放電試驗(yàn),研究表明,相對(duì)于AB來(lái)說(shuō),以PAn做導(dǎo)電劑LiFePO4/C的極化
程度降低,充放電比容量在不同電流密度下都有所增加。張潔等研究了科琴黑rKB)添加量以及KB在LiFePO4正極漿料中分散方式對(duì)電極片涂層附著力及其電池充放電、循環(huán)性能的影響,對(duì)
比了KB和AB導(dǎo)電劑LiFeP04電池的電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明,高速剪切可以有效解決KB在LiFePO 電極漿料制備過(guò)程中易于團(tuán)聚的問(wèn)題,改善電池漿料分散性,提高正極片涂層附著
力;KB 添加量過(guò)高過(guò)低都會(huì)對(duì)電池性能造成影響,當(dāng)KB的添加量為3%時(shí),1 C倍率下的放電比容量高達(dá)約141 mAh/g。












