幾種常規(guī)鋰電池導(dǎo)電劑材料對比分析

隨著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(dāng)電池放電時候，處于孔中的鋰離子進入正極活性物質(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(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。

01導(dǎo)電劑綜述

作為導(dǎo)電劑材料使用的主要有常規(guī)導(dǎo)電劑SUPER-P、KS-6、導(dǎo)電石墨、碳納米管、石墨烯、碳纖維VGCF等，這些導(dǎo)電劑擁有各自的優(yōu)劣勢。具體來看：

02導(dǎo)電劑的應(yīng)用

1、SP

目前國內(nèi)鋰離子電池導(dǎo)電劑還是以常規(guī)導(dǎo)電劑SP為主。炭黑具有更好的離子和電子導(dǎo)電能力,因為炭黑具有更大的比表面積,所以有利于電解質(zhì)的吸附而提高離子電導(dǎo)率。另外,炭一次顆粒團聚形成支鏈結(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。

2、石墨導(dǎo)電劑

基本為人造石墨,與負(fù)極材料人造石墨相比,作為導(dǎo)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(dǎo)率。

3、CNT導(dǎo)電劑

在高端數(shù)碼電池領(lǐng)域的應(yīng)用比例較高達50%以上，在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)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(huán)壽命等性能要求逐漸提高，CNT導(dǎo)電劑在該領(lǐng)域應(yīng)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(dǎo)電性，所以科琴黑一直是導(dǎo)電炭黑中的極品，長期以來在市場中處于領(lǐng)先地位。與其他用于電池的導(dǎo)電炭黑相比較，科琴黑具有獨特的支鏈狀形態(tài)。這種形態(tài)的優(yōu)點在于，導(dǎo)電體導(dǎo)電接觸點多，支鏈形成較多導(dǎo)電通路，因而只需很少的添加量即可達到極高的導(dǎo)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)?？魄俸谑悄壳氨容^前沿的超級導(dǎo)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(xiàn)尤為突出。業(yè)界普遍認(rèn)為：其優(yōu)越的導(dǎo)電性和高純度及獨特的支鏈結(jié)構(gòu)，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(chǎn)品有兩種：Carbon ECP和Carbon ECP600JD、CP300JD。

03導(dǎo)電劑的含量

a)導(dǎo)電劑在電極中的作用是提供電子移動的通道，導(dǎo)電劑含

量適當(dāng)能獲得較高的放電容量和較好的循環(huán)性能，含量太低則電子導(dǎo)電通道少，不利于大電流充放電;太高則降低了活性物質(zhì)的相對含量，使電池容量降低。

b)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，其分布對鋰離子在液相中的遷移擴散有著至關(guān)重要的影響。當(dāng)一端電極中導(dǎo)電劑含量過高時，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。

C)當(dāng)導(dǎo)電劑的含量達到一個轉(zhuǎn)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(dǎo)致電極中活性物質(zhì)利用率低，且高倍率放電性能下降。

導(dǎo)電劑展望

分析認(rèn)為，目前碳納米管和石墨烯均可做成導(dǎo)電漿料，價格比普通炭黑SP貴很多。炭黑是非常成熟的導(dǎo)電劑，價格比較穩(wěn)定。CNT和石墨烯未來隨著規(guī)?；?yīng)的提高，其價格下降空間相對較大，未來應(yīng)用前景客觀。