锂离子电池辅材之-导电剂.doc

《锂离子电池辅材之-导电剂.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、锂离子电池辅材之-导电剂　　作为锂离子电池的重要组成部分的导电剂，虽然其在电池中所占的份量较少，但很大程度地影响着锂离子电池的性能，对改善电池循环性能、容量发挥、倍率性能等有着很重要的作用。　　和锂离子电池电极材料一样，导电剂也在不断的进化。从最早的炭黑材料，其特点是点状导电剂，也可以称作零维导电剂，主要通过颗粒之间的点接触提高导电性；到后来，逐渐发展出了导电碳纤维和碳纳米管这一类具有一维结构的导电剂，由于其纤维状结构，增大了与电极材料颗粒的接触，大大提高了电极的导电性，降低了极片电阻；最近火热的石墨烯材料，如今也逐渐成为锂离子电池的新型导电材料，由于石墨烯

2、具有二维的片层状结构，极大的增加了电极颗粒之间的接触，提高了导电性，并降低了导电剂的用量，提高了锂离子电池的能量密度。　　　　导电剂的作用：　　导电剂的首要作用是提高电子电导率。为了保证电极具有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电剂，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率。此外，导电剂也可以提高极片加工性，促进电解液对极片的浸润，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，降低极化，从而提高电极的充放电效率和锂电池的使用寿命。　　导电剂对比分析：　　导电剂主要有颗粒状导电剂如乙炔黑

3、、炭黑等，导电石墨多为人造石墨，纤维状导电剂如金属纤维、气相法生长碳纤维、碳纳米管等，还有新型石墨烯及其混合导电浆料等作为导电剂使用。这些导电剂拥有各自的优劣势，以下是一些常见的导电剂理化参数对比：　　　　下面介绍锂离子电池主要应用的几类导电剂：导电炭黑Super-PLi，其中有支链结构的科琴黑ECP，导电石墨KS-6、SFG-6，气相生长碳纤维VGCF，碳纳米管CNTs和石墨烯及其复合导电剂。　　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。比石墨有更好的离子和电子导电能力，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

4、在一起，组成了电极中的导电网络，有利于电解质的吸附而提高离子电导率。另外,炭一次颗粒团聚形成支链结构,能够与活性材料形成链式导电结构,有助于提高材料的电子导电率。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，这就需要通过改善活物质、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）。在电池中它可以起到吸液保液的作用。　　　　目前导电炭黑还是以常规导电剂SP为主。导电炭黑中有一类科琴黑，有EC-300J，CarbonECP和ECP-600JD等，与其他用于电池的导电炭黑相比较，科琴黑具有独特的支链状形态。这种形态的优点在于

5、，导电体导电接触点多，支链形成较多导电通路，因而只需很少的添加量即可达到极高的导电率,其他碳黑多为圆球状或片状，故需要很高的添加量才能达到所需的电性。　　导电石墨：　　石墨导电剂基本为人造石墨，与负极材料人造石墨相比，作为导电剂的人造石墨具有更小的颗粒度，一般为3~6μm，且孔隙和比表面更发达，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，有利于改善极片颗粒的压实以及提高离子和电子电导率，同时用于负极时更可提高负极容量。导电石墨具有更好的压缩性和分散性，可提高电池的体积能量密度和改善极片的工

6、艺特性,一般配合炭黑使用。　　　　石墨导电剂有：KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15等。KS-6：大颗粒石墨粉，羽毛状，具有一定的储锂功能，实际生产中用于正极。SFG-6：用于负极做导电剂比较适宜，鳞片状的人造石墨，可以改善负极表面性能。　　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。　

7、　　　VGCF杂质极少，在正极添加剂方面也能够放心使用。如将VGCF添加在电极（正极、负极）上，VGCF有很大的长径比，即使正、负极活性材料膨胀收缩后，其活性材料颗粒之间的间隙，可以有VGCF架桥连接，电子与离子传输不会间断，可大幅度提高电极的导电性。由于纳米碳纤维VGCF微结构是中空，可以让正负电极吸纳更多的电解液，使得锂离子可以顺利快速嵌入，有利于高倍率充放电。VGCF是高强度纤维状长径比大的材料，可以增加电极板的可绕性，正负极活性材料颗粒之间粘结力更强，不会因为绕曲而龟裂掉粉，可提高电极的强度。高导电导热特性，正极活性材料其导电性不好，添加纳米碳纤维以

8、提高正极活性导电性，也提高正负极导热系数，利于散热。