鋰離子電池碳材料及發(fā)展趨勢（導(dǎo)電劑）

/鋰離子電池碳材料及進展趨勢（導(dǎo)電劑）本篇重要介紹用于鋰電里的碳材料另一個大的應(yīng)用方向————導(dǎo)電劑。當前鋰離子電池中最為重要的導(dǎo)電劑，可分為導(dǎo)電炭黑，導(dǎo)電石墨和新型導(dǎo)電劑。炭黑是目前使用最為廣泛的導(dǎo)電劑，重要采納有機物（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(dǎo)電性與純度。石墨導(dǎo)電劑基本為人造石墨，與負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，一般為3～6m,且孔隙和比表面更發(fā)達，有利于極片顆粒的壓實以及改善離子和電子電導(dǎo)率。新型導(dǎo)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(dǎo)電劑理化參數(shù)對比：導(dǎo)電機理分析目前應(yīng)用最廣泛的還是傳統(tǒng)類型的導(dǎo)電劑石墨和炭黑。石墨和炭黑下圖對比了石墨和炭黑性能的對比（灰色—炭黑）?？梢钥闯觯?.炭黑具有更好的離子和電子導(dǎo)電本領(lǐng)，由于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式導(dǎo)電結(jié)構(gòu),有助于提高材料的電子導(dǎo)電率。2.石墨具有更好的壓縮性和分散性，可提高電池的體積能量密度和改善極片的工藝特性，一般搭配炭黑使用。下面?zhèn)戎亟榻B下碳納米管和石墨烯類復(fù)合導(dǎo)電劑。碳納米管：碳納米管作為導(dǎo)電劑與炭黑搭配使用，與導(dǎo)電炭黑和導(dǎo)電石墨相比，碳納米管導(dǎo)電劑具有如下特點：（1）碳納米管具有良好的電子導(dǎo)電性，纖維狀結(jié)構(gòu)能夠在電極活性材料中形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。（2）添加碳納米管后極片有較高的韌性，能改善充放電過程中材料體積變化而引起的剝落，提高循環(huán)壽命。（3）碳納米管可大幅度提高電解液在電極材料中的滲透本領(lǐng)。（4）碳納米管的重要缺點在于不易分散。石墨烯石墨烯作為導(dǎo)電劑的效果與其加入量緊密相關(guān)。在加入量較小的情況下，石墨烯由于能夠更好地形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，效果遠好于導(dǎo)電炭黑。但是片層較厚的石墨烯會攔阻鋰離子的擴散而降低極片的離子電導(dǎo)率（一般認為6—9層最為適合）。石墨烯官能團的影響：通過氧化還原法或生物質(zhì)催化法制備的石墨烯含有大量官能團（羧基、羥基、環(huán)氧等表面官能團）,作為導(dǎo)電劑導(dǎo)電性下降很多數(shù)量級，不推舉用作導(dǎo)電劑。石墨烯的分散問題：考慮到以上兩種導(dǎo)電劑的分散性的問題，目前市場化應(yīng)用的碳納米管和石墨烯都是以預(yù)分散導(dǎo)電漿料的方式供給的。石墨烯Or碳納米管？性能對比：1.石墨烯電極擁有更小的極片電阻2.石墨烯電極可以做到更大的壓實密度3.循環(huán)性能4.價格對比：將來石墨烯導(dǎo)電劑在應(yīng)用上還是很有前景的進展趨勢導(dǎo)電劑的開發(fā)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(dǎo)電劑都應(yīng)具有良好的分散性；（2）與高導(dǎo)電性的碳納米管、石墨烯等新型炭材料復(fù)合，以降低導(dǎo)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