发布时间:2021-07-20 21:53:16浏览:278来源:
一、锂电池常用的导电剂可分为传统导电剂(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。)
1.炭黑
炭黑是熔融聚合物的总称,由气相中的小颗粒碳和碳氢化合物的热分解产物形成。它是一种由球形纳米粒子组成的团簇和纤维状团聚结构,其粒径几乎是导电石墨的十分之一。按导电率可分为导电炭黑、超导电炭黑和超导电炭黑。
2.导电石墨
最开始用在锂离子电池的导电石墨,作为锂电池中导电网络的节点,其粒径与正极活性物质接近。用于负极时,不仅能够提升电极的导电性,还能够提升负极的容量。
3.碳纤维(VGCF)
导电碳纤维拥有线性结构,容易在电极中形成良好的导电网络,展现出良好的导电性,从而降低电极极化,降低电池内阻,提高电池性能。在以碳纤维为导电剂的电池中,活性物质跟导电剂的接触形式为点对点接触。与导电炭黑和导电石墨的点对点接触形式相比,不仅有利于提升电极导电性,而且可以减少导电剂的用量,提高电池容量。
4.碳纳米管
碳纳米管可以作为导电剂形成完善的导电网络,其与活物质也是呈点线接触形式,在提升电池容量、倍率性能、电池循环寿命、降低电池界面阻抗等方面有很大效果。
5.石墨烯
石墨烯作为一种新型导电剂,因为它独特的片层结构,与活性物质实现了点到面的接触,而不是传统的点到点接触,可以最大限度地发挥导电剂的功能,降低导电剂的用量,以此能够使用更多的活性物质,提升锂电池的容量。然而由于成本高、分散困难、阻碍锂离子传输等缺陷,目前尚未完全工业化。
二、导电剂在锂离子电池中的作用
锂电池在正极材料表面的充放电过程是电池放电时,孔中的锂离子进入正极活性物质。如果电流增加,极化增加,放电困难,因此电子之间的导电性差。仅仅依靠活性材料的导电性是差很远的。为了保障电极良好的充放电性能,在生产极片时一般会加入一定量的导电剂,可以起到在活性物质和集流体之间收集微电流的作用。
导电剂会影响电解液在电池系统中的分布。由于锂离子电池的空间限制,注入的电解液量有限,通常处于贫液状态。作为连接电池系统正负极的离子体,其分布对锂离子在液相中的迁移和扩散有着非常重要的影响。当一端电极中导电剂含量过高时,电解液在该电极中富集,使得另一个电极的锂离子传输过程缓慢,极化度高,反复循环后容易失效,从而影响电池的整体性能。
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