常用的锂离子电池导电剂有哪些？

2022-06-23 16:42

常用的锂离子电池导电剂可以分为传统导电剂（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、乙炔黑（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链状或葡萄状，单个炭黑颗粒具有非常大的比表面积（700m2／g）。炭黑颗粒的高比表面积、堆积紧密有利于颗粒之间紧密接触在一起，组成了电极中的导电网络。比表面较大带来的工艺问题是分散困难、具有较强的吸油性，这就要通过改善活物质、导电剂的混料工艺来提高其分散性，并将炭黑量控制在一定范围内（通常是1．5％以下），炭黑形态及其在活物质中混合状态如图1所示。

2、导电石墨

导电石墨也具有较好的导电性，其本身颗粒较接近活物质颗粒粒径，颗粒与颗粒之间呈点接触的形式，可以构成一定规模的导电网络结构，提高导电速率的同时用于负极时更可提高负极容量。

3、碳纤维（VGCF）

导电碳纤维具有线性结构，在电极中容易形成良好的导电网络，表现出较好的导电性，因而减轻电极极化，降低电池内阻及改善电池性能。在碳纤维作为导电剂的电池内部，活物质与导电剂接触形式为点线接触，相比于导电炭黑与导电石墨的点点接触形式，不仅有利于提高电极导电性，更能降低导电剂用量，提高电池容量。VGCF和导电炭黑在活物质中分散状态比较如图2所示：

4、碳纳米管（CNT）

CNT可以分为单壁CNT和多壁CNT，一维结构的碳纳米管与纤维类似呈长柱状，内部中空。利用碳纳米管作为导电剂可以较好的布起完善的导电网络，其与活物质也是呈点线接触形式，关于提高电池容量（提高极片压实密度）、倍率性能、电池循环寿命和降低电池界面阻抗具有很大的用途。目前，比亚迪、中航锂电部分产品使用CNT作为导电剂，经反响具有不错的效果。碳纳米管可分为纠缠式和阵列式两种成长状态，无论是哪种形式其应用于锂离子电池中都存在一个问题就是分散，目前可以通过高速剪切、添加分散剂、做成分散浆料、超细磨珠静电分散等工艺解决。

5、石墨烯

石墨烯作为新型导电剂，由于其独特的片状结构（二维结构），与活性物质的接触为点－面接触而不是常规的点点接触形式，这样可以最大化的发挥导电剂等用途，减少导电剂的用量，从而可以多使用活性物质，提升锂离子电池容量。但是由于其成本较高，分散困难、具有阻碍锂离子传输等弊端尚未完全被工业化应用。

6、二元、三元导电浆料

在最新的研究进展中，部分锂离子电池选用的导电剂是CNT、石墨烯、导电炭黑之间两者或三者的混合浆料。将导电剂复合做成导电浆料是工业应用的需求，也是导电剂之间相互协同、激发用途的结果。无论是炭黑、石墨烯还是CNT，将其三者单独使用时已经很大的分散难度，假如想要将其与活物质均匀混合，则要在未进行电极浆料搅拌之前，将其分散开然后再投入使用。