鉅大鋰電 | 點擊量：0次 | 2018年07月04日
四大鋰電池導電劑對比分析情況怎么樣？
隨著鋰電池的商品化越來越廣泛，鋰電池的電池在正極材料表面的充放電過程是當電池放電時候，處于孔中的鋰離子進入正極活性物質中，如果電流加大則極化增加，放電困難，這樣電子間的導電性就較差，光靠活性物質本省的導電性是遠遠不夠的，為了保證電極有良好的充放電性能，在極片制作時通常加入一定量的導電劑，在活性物質之間與集流體起到收集微電流的作用。
導電劑綜述
作為鋰離子電池導電劑材料使用的主要有常規導電劑SUPER-P、KS-6、導電石墨、碳納米管、石墨烯、碳纖維VGCF等，這些導電劑擁有各自的優劣勢。
導電劑的應用
當前鋰離子電池中最為主要的導電劑，可分為導電炭黑，導電石墨和新型導電劑。
炭黑是目前使用最為廣泛的導電劑，主要采用有機物(天然氣、重油等)不完全燃燒或受熱分解而得到，并通過高溫處理以提高其導電性與純度。
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，一般為3~6μm，且孔隙和比表面更發達，有利于極片顆粒的壓實以及改善離子和電子電導率。新型導電劑包括碳納米管(CNT)，碳纖維(VGCF)，石墨烯等。以下是一些常見的導電劑理化參數對比：
1、SP
目前國內鋰離子電池導電劑還是以常規導電劑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。這種形態的優點在于，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)。
科琴黑是目前比較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變現尤為突出。業界普遍認為：其優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：CarbonECP和CarbonECP600JD、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，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。
發展趨勢
導電劑的開發將集中在以下4個方面：
(1)在水性體系中還是在NMP有機體系溶劑中，導電劑都應具有良好的分散性;
(2)與高導電性的碳納米管、石墨烯等新型炭材料復合，以降低導電劑的使用比例和提高性能;
(3)提高比表面積和電解液吸附能力，進一步提高極片的離子電導率。
(4)無論是碳納米管還是石墨烯復合材料，與傳統的材料比，亟需降低成本，以滿足實際需求。
導電劑展望
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，價格比較穩定。CNT和石墨烯未來隨著規模化效應的提高，其價格下降空間相對較大，未來應用前景客觀。
