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【亚博爱游戏】【干货】几种常用锂电池导电剂介绍


本文摘要:一、锂电池中重新加入导电剂的目的锂电池在充放电循环中,正负极极片上有电流通过时,就不会有净反应再次发生,指出电极丧失了原先的平衡状态,电极电位将背离均衡电位,就产生了经常说道的极化。

一、锂电池中重新加入导电剂的目的锂电池在充放电循环中,正负极极片上有电流通过时,就不会有净反应再次发生,指出电极丧失了原先的平衡状态,电极电位将背离均衡电位,就产生了经常说道的极化。锂电池极化可以分成欧姆极化、电化学极化和浓差极化。

极化电压是反应锂离子电池内部电化学反应的最重要参数,如果极化电压长年不合理,则不会造成负极锂金属两县减缓,相当严重情况下不会刺入隔膜造成短路。据锂电池初期实验数据,全然依赖活物质的导电性是足以符合电子迁入速率拒绝的,为了使电子需要较慢移动凑齐,经常出现了导电剂的重新加入。

导电剂的首要起到是提升电子电导率。导电剂在不具活性物质之间、活性物质与集流体之间起着搜集微电流的起到以增大电极的认识电阻,提升锂电池中电子的迁入速率,减少电池极化。此外,导电剂也可以提升极片加工性,增进电解液对极片的增生,从而提升锂电池的使用寿命。

二、常用锂电池导电剂常用的锂电池导电剂可以分成传统导电剂(如炭黑、导电石墨、碳纤维等)和新型导电剂(如碳纳米管、石墨烯及其混合导电浆料等)。市面上的导电剂型号有SPUERLi、S-O、KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15、350G、乙炔白(AB)、科琴黑(KB)、气相生长碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNT)等等。(1)炭黑炭黑在扫描电镜下呈圆形链状或葡萄状,单个炭黑颗粒具备十分大的比表面积(700m2/g)。炭黑颗粒的高比表面积、冲刷密切不利于颗粒之间密切认识在一起,构成了电极中的导电网络。

比表面较小带给的工艺问题是集中艰难、具备较强的吸食油性,这就必须通过提高活物质、导电剂的混料工艺来提升其分散性,并将炭黑量掌控在一定范围内(一般来说是1.5%以下),炭黑形态及其在活物质中混合状态如图1右图。(2)导电石墨导电石墨也具备较好的导电性,其本身颗粒较相似活物质颗粒粒径,颗粒与颗粒之间呈圆形点接触的形式,可以包含一定规模的导电网络结构,提升导电速率的同时用作负极时更加可提升负极容量。(3)碳纤维(VGCF)导电碳纤维具备线性结构,在电极中更容易构成较好的导电网络,展现出出有较好的导电性,因而减低电极极化,减少电池内阻及提高电池性能。

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在碳纤维作为导电剂的电池内部,活物质与导电剂认识形式为点线认识,比起于导电炭黑与导电石墨的点点认识形式,不仅不利于提升电极导电性,更加能减少导电剂用量,提升电池容量。VGCF和导电炭黑在活物质中集中状态较为如图2右图:(4)碳纳米管(CNT)CNT可以分成单壁CNT和多壁CNT,一维结构的碳纳米管与纤维类似于呈长柱状,内部中空。

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利用碳纳米管作为导电剂可以较好的布起完备的导电网络,其与活物质也是呈圆形点线认识形式,对于提升电池容量(提升极片压实密度)、倍率性能、电池循环寿命和减少电池界面电阻具备相当大的起到。目前,比亚迪、中航锂电部分产品用于CNT作为导电剂,经反响具备不俗的效果。碳纳米管可分成纠结式和阵列式两种茁壮状态,无论是哪种形式其应用于锂电池中都不存在一个问题就是集中,目前可以通过高速剪切、加到分散剂、制成集中浆料、超细磨珠静电集中等工艺解决问题。(5)石墨烯石墨烯作为新型导电剂,由于其独有的片状结构(二维结构),与活性物质的认识为点-面认识而不是常规的点点认识形式,这样可以最大化的充分发挥导电剂等起到,增加导电剂的用量,从而可以多用于活性物质,提高锂电池容量。

但是由于其成本较高,集中艰难、具备妨碍锂离子传输等弊端仍未几乎被工业化应用于。(6)二元、三元导电浆料在近期的研究进展中,部分锂电池搭配的导电剂是CNT、石墨烯、导电炭黑之间两者或三者的混合浆料。

将导电剂填充制成导电浆料是工业应用于的市场需求,也是导电剂之间互相协同、唤起起到的结果。无论是炭黑、石墨烯还是CNT,将其三者分开用于时早已相当大的集中可玩性,如果想将其与活物质均匀分布混合,则必须在未展开电极浆料加热之前,将其集中进然后再行投入使用。三元浆料用作负极活物质加热状态如图3右图:三、导电剂的未来导电剂的形态、种类各异,其微观结构是影响导电性能的最重要因素。从炭黑的颗粒状到碳纤维、CNT的一维结构再行到现在的石墨烯二维片状结构,这是一个不断改进的过程。

在实际应用于中,炭黑作为导电剂应用于早已十分普遍,工艺也十分成熟期了。CNT作为导电剂应用于动力电池早已过较多厂商试验、应用于,获得了很好的效果。但是石墨烯由于其成本、工艺问题还没大面积应用于导电剂行业。

每种导电剂都各有其优势,取长补短,多元混合的导电浆料将是未来导电剂的主流发展方向。


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