石墨烯導電漿料在鋰電池中的應用,鋰電池導電漿料的優缺點

來源：存能電氣  日期：2020-04-30 14:37  瀏覽量：次

石墨烯導電漿料在鋰電池中的應用，鋰電池導電漿料的優缺點。當今社會日益增長的能源需求與環境壓力對電池提出了新的、更高的要求，對電池技術的發展來說既是機遇也是挑戰。石墨烯是目前人類已知導電性能最好的二維尺度納米碳材料，同時石墨烯還兼有良好的機械性能、最好的傳熱性能、獨特的形貌與結構特征，其在儲能電池技術領域中的應用越來越普遍。

石墨烯導電漿料在鋰電池中的應用

石墨烯是目前導電性最好的材料，同時具有超高的電子遷移率、熱導率。利用石墨烯優異的導電性、超大的比表面積、獨特的二維網絡結構，將其與其他導電材料混合、分散制備出導電漿料，在其體系中形成良好的三維導電網絡，用于鋰電池正極材料，能有效縮短電池充放電過程中Li+及電子的傳輸路徑，加快兩者的傳輸速度。這對于提高鋰電池的倍率性能、循環壽命、充電速度具有重要意義。

導電漿料是電子元器件封裝、電極和互聯的關鍵材料。導電劑都各自有各自的特點，形態也是各有千秋。鋰電池生產的廠家大多會根據導電劑的形態、顆粒大小、比表面積、導電性能的不同而混合搭配使用導電劑。

石墨烯鋰電池導電漿料其特征在于：其組分由石墨烯、導電炭黑、粘結劑、分散劑、溶劑、穩定劑和去離子水組成；導電漿料的組分配比：石墨烯和導電炭黑混合物30~70份、粘結劑5-20份、分散劑5-15份、溶劑5-25份、去離子水5-25份。

鋰電池導電漿料的優缺點

1、導電炭黑

導電炭黑是目前鋰電池使用最廣泛的導電漿料，炭黑是一種無定形炭，在掃描電鏡下呈鏈狀或葡萄狀，質輕而疏松、粒徑小、比表面積比較大、在漿料中分散性較差容易團聚；且具有較強的吸油性。由于導電炭黑不能形成良好的導電網絡，導電性相對較差，而且電阻高且易于極化，因此在用導電炭黑進行極片制作時，往往與石墨、碳納米管、石墨烯等材料配合使用。

2、導電石墨

石墨是一種晶體，晶格為六邊形層狀結構、相對較粗、導電性略差于導電炭黑，但具有更好的可壓縮性和可分散性，因此導電石墨一般配合導電炭黑使用，這樣不僅可以提高導電劑的分散性減少極片極化，還能提高電極的氧化還原能力和電池的充放性能。

3、石墨烯

石墨烯呈片狀結構與活性物質呈面接觸形式，具有優異的導電性能，用作導電劑時可以減少導電劑的用量。但石墨烯的片狀結構也阻礙了鋰離子的擴散，從而造成電池倍率性能下降。由于其成本較高、分散困難、具有阻礙鋰離子擴散等弊端尚未完全被工業化應用，因此目前一般將石墨烯添加到炭黑中配合使用。

4、混合導電漿料

混合導電漿料就是將碳納米管、石墨烯、導電炭黑之間進行摻雜濫混合后形成的漿料。使用混合導電漿料，目的就是希望發揮導電劑之間的協同、互補、激發作用。當然，混合漿料的分散問題會更加突出。

以上就是石墨烯導電漿料在鋰電池中的應用和鋰電池導電漿料的優缺點。實際應用中由于成本和工藝非常成熟原因，炭黑依然是目前鋰電池中應用最廣泛的導電材料，而碳納米管和石墨烯作為新時代的寵兒，在科研和實際應用方面都取得了不俗的成績，但碳納米管和石墨烯的綜合使用成本阻礙了產業化批量使用，到底誰將引領未來鋰電池導電漿料的主流，我們拭目以待。