鋰電池導(dǎo)電劑材料,鋰離子電池導(dǎo)電劑的作用

來源：存能電氣  日期：2019-10-21 14:28  瀏覽量：次

　　鋰電池導(dǎo)電劑材料，鋰離子電池導(dǎo)電劑的作用。導(dǎo)電劑在鋰離子電池活性材料中只添加很少一部分比例，但其重要性卻不可忽視，每種不同的電極活性材料都有其匹配的導(dǎo)電劑。導(dǎo)電劑很大程度地影響著鋰離子電池的性能，對(duì)改善電池循環(huán)性能、容量發(fā)揮、倍率性能等有著很重要的作用。本篇文章就介紹一下鋰電池導(dǎo)電劑材料及導(dǎo)電劑的作用。

　　鋰電池導(dǎo)電劑材料

　　常用的鋰電池導(dǎo)電劑可以分為傳統(tǒng)導(dǎo)電劑(如炭黑、導(dǎo)電石墨、碳纖維等)和新型導(dǎo)電劑(如碳納米管、石墨烯及其混合導(dǎo)電漿料等)。

　　(1)炭黑

　　炭黑是小顆粒碳和烴熱分解的生成物在氣相狀態(tài)下形成的熔融聚合物的總稱，是一種由球形納米級(jí)顆粒團(tuán)聚成多簇狀和纖維狀的團(tuán)聚物結(jié)構(gòu)，粒徑幾乎是導(dǎo)電石墨粒徑的十分之一。根據(jù)導(dǎo)電能力大小，可以分為導(dǎo)電炭黑、超導(dǎo)電炭黑和特導(dǎo)電炭黑。

　　(2)導(dǎo)電石墨

　　最初用于鋰離子電池的導(dǎo)電石墨在鋰電池中充當(dāng)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，其粒徑接近正極活性物質(zhì)的粒徑。用在負(fù)極中，不僅可以提高電極的導(dǎo)電性，而且可以提高負(fù)極的容量。

　　(3)碳纖維(VGCF)

　　導(dǎo)電碳纖維具有線性結(jié)構(gòu)，在電極中容易形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)出較好的導(dǎo)電性，因而減輕電極極化，降低電池內(nèi)阻及改善電池性能。在碳纖維作為導(dǎo)電劑的電池內(nèi)部，活物質(zhì)與導(dǎo)電劑接觸形式為點(diǎn)線接觸，相比于導(dǎo)電炭黑與導(dǎo)電石墨的點(diǎn)點(diǎn)接觸形式，不僅有利于提高電極導(dǎo)電性，更能降低導(dǎo)電劑用量，提高電池容量。

　　(4)碳納米管(CNT)

　　利用碳納米管作為導(dǎo)電劑可以較好的布起完善的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，其與活物質(zhì)也是呈點(diǎn)線接觸形式，對(duì)于提高電池容量、倍率性能、電池循環(huán)壽命和降低電池界面阻抗具有很大的作用。

　　(5)石墨烯

　　石墨烯作為新型導(dǎo)電劑，由于其獨(dú)特的片狀結(jié)構(gòu)，與活性物質(zhì)的接觸為點(diǎn)-面接觸而不是常規(guī)的點(diǎn)點(diǎn)接觸形式，這樣可以最大化的發(fā)揮導(dǎo)電劑等作用，減少導(dǎo)電劑的用量，從而可以多使用活性物質(zhì)，提升鋰電池容量。但是由于其成本較高，分散困難、具有阻礙鋰離子傳輸?shù)缺锥松形赐耆还I(yè)化應(yīng)用。

　　鋰離子電池導(dǎo)電劑的作用

　　鋰電池的電池在正極材料表面的充放電過程是當(dāng)電池放電時(shí)候，處于孔中的鋰離子進(jìn)入正極活性物質(zhì)中，如果電流加大則極化增加，放電困難，這樣電子間的導(dǎo)電性就較差，光靠活性物質(zhì)本省的導(dǎo)電性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，為了保證電極有良好的充放電性能，在極片制作時(shí)通常加入一定量的導(dǎo)電劑，在活性物質(zhì)之間與集流體起到收集微電流的作用。

　　導(dǎo)電劑的存在可以影響電解液在電池體系內(nèi)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(tài)，而電解液作為電池體系內(nèi)部連接正負(fù)極的離子體，其分布對(duì)鋰離子在液相中的遷移擴(kuò)散有著至關(guān)重要的影響。當(dāng)一端電極中導(dǎo)電劑含量過高時(shí)，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(fù)循環(huán)后易于失效，從而影響電池的整體性能。

　　石墨烯作為導(dǎo)電劑雖然能夠顯著的提升電極的導(dǎo)電性，降低導(dǎo)電劑的用量，提升鋰離子電池的能量密度，但是并不是所有的鋰離子電池適合食用石墨烯作為導(dǎo)電劑。無論是碳納米管還是石墨烯復(fù)合材料，與傳統(tǒng)的材料比，亟需降低成本，以滿足實(shí)際需求。