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几种常规锂电池导电剂材料对比分析
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几种常规锂电池导电剂材料对比分析

  • 分类:业内新闻
  • 作者:金团化学品有限公司
  • 来源:金团化学品有限公司
  • 发布时间:2021-07-12 15:53
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【概要描述】  随着锂电池的商业化越来越广泛,锂电池在正极材料表面的充放电过程是电池放电时,孔隙中的锂离子进入正极活性材料,如果电流增加,极化增加。放电困难,因此电子间的导电性较差。仅靠省电的导电性还远远不够靠活性物质。为了保证电极具有良好的充放电性能,通常在极片生产过程中加入一定量的导电剂。 在活性物质和集电器之间起到收集微电流的作用。

几种常规锂电池导电剂材料对比分析

【概要描述】  随着锂电池的商业化越来越广泛,锂电池在正极材料表面的充放电过程是电池放电时,孔隙中的锂离子进入正极活性材料,如果电流增加,极化增加。放电困难,因此电子间的导电性较差。仅靠省电的导电性还远远不够靠活性物质。为了保证电极具有良好的充放电性能,通常在极片生产过程中加入一定量的导电剂。 在活性物质和集电器之间起到收集微电流的作用。

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  随着锂电池的商业化越来越广泛,锂电池在正极材料表面的充放电过程是电池放电时,孔隙中的锂离子进入正极活性材料,如果电流增加,极化增加。放电困难,因此电子间的导电性较差。仅靠省电的导电性还远远不够靠活性物质。为了保证电极具有良好的充放电性能,通常在极片生产过程中加入一定量的导电剂。 在活性物质和集电器之间起到收集微电流的作用。

  1、导电剂概述

  作为锂离子电池导电剂材料,常规导电剂主要有SUPER-P、KS-6、导电石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维VGCF等,这些导电剂各有优缺点。

  2、导电剂的应用

  (1)、SP

  目前,国内锂离子电池用导电剂仍以常规导电剂SP为主。炭黑具有更好的离子和电子导电性。由于炭黑具有较大的比表面积,有利于电解质的吸附,提高离子电导率。此外,初级碳颗粒团聚形成支链结构,可与活性材料形成链状导电结构,有助于提高材料的电子导电性。

  (2)、石墨导电剂

  基本为人造石墨,与负极材料人造石墨相比,作为导电剂的人造石墨具有更小的颗粒度,有利于极片颗粒的压实以及改善离子和电子电导率。

  (3)、碳纳米管导电剂

  在高端数码电池领域的应用比例高达50%以上,在动力电池领域的应用比例相对较低。但近年来,随着动力电池对能量密度、倍率性能、循环寿命等性能要求的逐渐提高,CNT导电剂在该领域的占比也逐渐提高。

  (4)、科琴黑

  科琴黑只需要极低的添加量即可实现高导电性,因此科琴黑一直是导电炭黑中的佼佼者,长期以来一直处于市场领先地位。与电池中使用的其他导电炭黑相比,科琴炭黑具有独特的支化形态。这种形式的优点是导体有许多导电接触点,支链形成更多的导电路径。因此,少量添加即可获得非常高的导电性(其他炭黑多为球形或片状,因此需要大量添加才能达到所需的电性能)。科琴黑是目前比较前沿的超导炭黑。目前,排名前10位的锂电池基本都在使用或测试中。其中EC-300J主要用于镍氢、镍镉电池; ECP和ECP-600JD主要用于高倍率、大容量、电流密度的锂电池,其中ECP-600JD的实现尤为突出。业内普遍认为,在铁锂作为正极材料的时代,其优越的导电性、高纯度和独特的支链结构将应运而生。

  科琴黑用于电池中的产品有两种:Carbon ECP和Carbon ECP600JD、CP300JD。

  3、导电剂的含量

  a) 导电剂在电极中的作用是为电子移动提供通道。合适的导电剂含量可以获得更高的放电容量和更好的循环性能。含量过低,电子导电通道少,不利于大电流充放电;如果过高,则活性物质的相对含量降低,电池容量降低。

  b) 导电剂的存在会影响电解液在电池系统中的分布。由于锂离子电池的空间限制,注入的电解液量有限,一般处于不良状态,电解液作为电池系统的内部连接,正负极离子体的分布有对液相中锂离子的迁移和扩散具有重要影响。当一个电极中导电剂的含量过高时,电解液集中在该电极中,另一电极的锂离子传输过程缓慢,极化率高,重复循环后容易失效,从而影响电池的整体性能。

  C) 当导电剂的含量达到转折点时,过多只会降低电极密度,降低容量,而过少会导致电极中活性物质的利用率低,高倍率下降放电性能。

  导电剂展望

  分析认为,碳纳米管和石墨烯都可以制成导电浆料,价格比普通炭黑SP贵很多。炭黑是一种非常成熟的导电剂,价格相对稳定。随着未来碳纳米管和石墨烯的规模效应增大,价格下降空间较大,未来应用前景客观。

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