鋰電池導電劑材料,鋰離子電池導電劑的作用

來源：存能電氣  日期：2019-10-21 14:28  瀏覽量：次

　　鋰電池導電劑材料，鋰離子電池導電劑的作用。導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電劑。導電劑很大程度地影響著鋰離子電池的性能，對改善電池循環(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電劑材料及導電劑的作用。

　　鋰電池導電劑材料

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

　　(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顆粒團聚成多簇狀和纖維狀的團聚物結(jié)構(gòu)，粒徑幾乎是導電石墨粒徑的十分之一。根據(jù)導電能力大小，可以分為導電炭黑、超導電炭黑和特導電炭黑。

　　(2)導電石墨

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

　　(3)碳纖維(VGCF)

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

　　(4)碳納米管(CNT)

　　利用碳納米管作為導電劑可以較好的布起完善的導電網(wǎng)絡(luò)，其與活物質(zhì)也是呈點線接觸形式，對于提高電池容量、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

　　石墨烯作為新型導電劑，由于其獨特的片狀結(jié)構(gòu)，與活性物質(zhì)的接觸為點-面接觸而不是常規(guī)的點點接觸形式，這樣可以最大化的發(fā)揮導電劑等作用，減少導電劑的用量，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)化應用。

　　鋰離子電池導電劑的作用

　　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，這樣電子間的導電性就較差，光靠活性物質(zhì)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(zhì)之間與集流體起到收集微電流的作用。

　　導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(huán)后易于失效，從而影響電池的整體性能。

　　石墨烯作為導電劑雖然能夠顯著的提升電極的導電性，降低導電劑的用量，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電劑。無論是碳納米管還是石墨烯復合材料，與傳統(tǒng)的材料比，亟需降低成本，以滿足實際需求。