一、鋰電池中參加導電劑的意圖
鋰電池在充放電循環中，正負極極片上有電流通過時，就會有凈反應發作，標明電極失去了原有的平衡狀況，電極電位將違背平衡電位，就產生了常說的極化。鋰電池極化能夠分為歐姆極化、電化學極化和濃差極化。極化電壓是反應鋰離子電池內部電化學反應的主要參數，假如極化電壓長時間不合理，則會致使負極鋰金屬分出加速，嚴重情況下會刺穿隔閡致使短路。據鋰電池前期試驗數據，單純依托活物質的導電性是不足以滿足電子搬遷速率要求的，為了使電子能夠迅速移動歸位，呈現了導電劑的參加。
導電劑的首要效果是進步電子電導率。導電劑在具活性物質之間、活性物質與集流體之間起到搜集微電流的效果以減小電極的觸摸電阻，進步鋰電池中電子的搬遷速率，下降電池極化。此外，導電劑也能夠進步極片加工性，推進電解液對極片的滋潤，然后進步鋰電池的運用壽數。
二、常用鋰電池導電劑
常用的鋰電池導電劑能夠分為傳統導電劑（如炭黑、導電石墨、碳纖維等）和新式導電劑（如碳納米管、石墨烯及其混合導電漿料等）。市面上的導電劑類型有SPUER Li、S-O、KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15、350G、乙炔黑(AB)、科琴黑(KB)、氣相生長碳纖維(VGCF)、碳納米管(CNT)等等。
（1）炭黑
炭黑在掃描電鏡下呈鏈狀或葡萄狀，單個炭黑顆粒具有十分大的比表面積（700m2/g）。炭黑顆粒的高比表面積、堆積嚴密有利于顆粒之間嚴密觸摸在一起，組成了電極中的導電網絡。比表面較大帶來的技術疑問是渙散艱難、具有較強的吸油性，這就需要通過改進活物質、導電劑的混料技術來進步其渙散性，并將炭黑量控制在必定范圍內（通常是1.5%以下），炭黑形狀及其在活物質中混合狀況如圖1所示。
（2）導電石墨
導電石墨也具有較好的導電性，其自身顆粒較挨近活物質顆粒粒徑，顆粒與顆粒之間呈點觸摸的方式，能夠構成必定規劃的導電網絡構造，進步導電速率的一起用于負極時更可進步負極容量。
（3）碳纖維（VGCF）
導電碳纖維具有線性構造，在電極中簡單構成杰出的導電網絡，表現出較好的導電性，因而減輕電極極化，下降電池內阻及改進電池功能。在碳纖維作為導電劑的電池內部，活物質與導電劑觸摸方式為點線觸摸，對比于導電炭黑與導電石墨的點點觸摸方式，不只有利于進步電極導電性，更能下降導電劑用量，進步電池容量。VGCF和導電炭黑在活物質中渙散狀況對比如圖2所示：
（4）碳納米管（CNT）
CNT能夠分為單壁CNT和多壁CNT，一維構造的碳納米管與纖維相似呈長柱狀，內部中空。利用碳納米管作為導電劑能夠較好的布起完善的導電網絡，其與活物質也是呈點線觸摸方式，關于進步電池容量（進步極片壓實密度）、倍率功能、電池循環壽數和下降電池界面阻抗具有很大的效果。如今，比亞迪、中航鋰電有些商品運用CNT作為導電劑，經反應具有不錯的效果。碳納米管可分為羈絆式和陣列式兩種生長狀況，無論是哪種方式其使用于鋰電池中都存在一個疑問即是渙散，如今能夠通過高速剪切、增加渙散劑、做成渙散漿料、超細磨珠靜電渙散等技術處理。
（5）石墨烯
石墨烯作為新式導電劑，因為其共同的片狀構造（二維構造），與活性物質的觸摸為點-面觸摸而不是慣例的點點觸摸方式，這么能夠最大化的表現導電劑等效果，削減導電劑的用量，然后能夠多運用活性物質，提高鋰電池容量。可是因為其本錢較高，渙散艱難、具有阻止鋰離子傳輸等壞處沒有徹底被工業化使用。
（6）二元、三元導電漿料
在最新的研究進展中，有些鋰電池選用的導電劑是CNT、石墨烯、導電炭黑之間兩者或三者的混合漿料。將導電劑復合做成導電漿料是工業使用的需要，也是導電劑之間彼此協同、激起效果的結果。無論是炭黑、石墨烯仍是CNT，將其三者獨自運用時現已很大的渙散難度，假如想要將其與活物質均勻混合，則需要在未進行電極漿料攪拌之前，將其渙散開然后再投入運用。三元漿料用于正極活物質攪拌狀況如圖3所示：
三、導電劑的將來
導電劑的形狀、品種各異，其微觀構造是影響導電功能的主要因素。從炭黑的顆粒狀到碳纖維、CNT的一維構造再到如今的石墨烯二維片狀構造，這是一個不斷改進的進程。在實踐使用中，炭黑作為導電劑使用現已十分廣泛，技術也十分成熟了。CNT作為導電劑使用于動力電池現已過較多廠商試驗、使用，取得了極好的效果。可是石墨烯因為其本錢、技術疑問還沒有大面積使用于導電劑職業。每種導電劑都各有其優勢，取長補短，多元混合的導電漿料將是將來導電劑的干流發展方向。
一文了解鋰電池導電劑
2017-07-25 瀏覽:356