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，對改善電池循環性能、容量發揮、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構，粒徑幾乎是導電石墨粒徑的十分之一。根據導電能力大小，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絡的節點，其粒徑接近正極活性物質的粒徑。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構，在電極中容易形成良好的導電網絡，表現出較好的導電性，因而減輕電極極化，降低電池內阻及改善電池性能。在碳纖維作為導電劑的電池內部，活物質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絡，其與活物質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構，與活性物質的接觸為點-面接觸而不是常規的點點接觸形式，這樣可以最大化的發揮導電劑等作用，減少導電劑的用量，從而可以多使用活性物質，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等弊端尚未完全被工業化應用。

　　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，而電解液作為電池體系內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，與傳統的材料比，亟需降低成本，以滿足實際需求。