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鋰離子電池的導(dǎo)電劑如何分類?

鉅大LARGE  |  點擊量:3447次  |  2018年05月19日  

  作為鋰離子電池關(guān)鍵非主材之一的導(dǎo)電劑,在整個鋰離子極片上起到了非常重要的作用,它最基本的功能就是導(dǎo)電,在極片制作時通常加入一定量的導(dǎo)電物質(zhì),在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用,以減小電極的接觸電阻加速電子的移動速率,同時也能有效地提高鋰離子在電極材料中的遷移速率,從而提高電極的充放電效率,本文就從常用的導(dǎo)電劑入手,給廣大鋰電同仁們普及一下導(dǎo)電劑的基礎(chǔ)知識。


  導(dǎo)電劑的分類以及概述

  從上述表中可以看出,導(dǎo)電劑的比表面積是在逐漸增大的,同時顆粒也是越來越小,吸油值是越來越大的,就目前鋰離子電池市場而言,正極導(dǎo)電劑用的比較多的是CNT、CNT與SP、CNT與石墨烯的混合使用等等,都是為了構(gòu)成立體的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)而進(jìn)行的嘗試,負(fù)極導(dǎo)電劑還是以SP為主,下面就各個材料的導(dǎo)電機(jī)理進(jìn)行分析。

  從圖中可以看出,SP和導(dǎo)電石墨SFG6都是剛性的納米顆粒,在材料與顆粒之間形成點接觸,在中低端的鋰電市場里,SP作為正極導(dǎo)電劑的應(yīng)用還是十分廣泛,因其具有更好的離子和電子導(dǎo)電能力,具有較大的比表面積,所以有利于電解質(zhì)的吸附而提高離子電導(dǎo)率,其一次顆粒團(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。但隨著動力電池能量密度的提升,單純用SP已經(jīng)不能滿足動力電池性能的需求,需要開發(fā)出更好的導(dǎo)電劑,因此,CNTs、VGCF、石墨烯等應(yīng)運(yùn)而生。

  對于CNTs,作為導(dǎo)電劑與SP配合使用,能夠在電極活性材料中形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò);添加后極片有較高的韌性,能改善充放電過程中材料體積變化而引起的剝落,提高循環(huán)壽命;可大幅度提高電解液在電極材料中的滲透能力,但由于其較大的比表面積,在勻漿分散是會有一定的難度,目前市售的都是含量5%左右的漿料,直接在勻漿時使用;


  而最近風(fēng)頭正熱的石墨烯,其作為導(dǎo)電劑也可以起到CNTs的作用,但就目前而言,在鋰電上的優(yōu)勢尚未體現(xiàn)出來,而其較難的勻漿分散工藝、較高的價格、以及表面具有大量官能團(tuán)給后續(xù)帶來的導(dǎo)電性問題等等,都會給其的應(yīng)用帶來的一定的困擾,仍然需要很長的路去走。

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