鉅大LARGE | 點擊量：649次 | 2022年10月21日
比較分析幾種常規鋰電池導電劑材料
隨著鋰電池的商品化越來越廣泛，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。
導電劑綜述
作為鋰離子電池導電劑材料使用的主要有常規導電劑SUPER-P、KS-6、導電石墨、碳納米管、石墨烯、碳纖維VGCF等，這些導電劑擁有各自的優劣勢。具體來看：
導電劑的應用
01SP
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前國內鋰離子電池導電劑還是以常規導電劑SP為主。炭黑具有更好的離子和電子導電能力，因為炭黑具有更大的比表面積，所以有利于電解質的吸附而提高離子電導率。另外，炭一次顆粒團聚形成支鏈結構，能夠與活性材料形成鏈式導電結構，有助于提高材料的電子導電率。
02石墨導電劑
基本為人造石墨，與負極材料人造石墨相比，作為導電劑的人造石墨具有更小的顆粒度，有利于極片顆粒的壓實以及改善離子和電子電導率。
03CNT導電劑
在高端數碼電池領域的應用比例較高達50%以上，在動力電池領域的應用比例相對較低。但近年來隨著動力電池對能量密度、倍率性能、循環壽命等性能要求逐漸提高，CNT導電劑在該領域應用比例正在逐漸上升。
04科琴黑
科琴黑只需要極低的添加量就可以達到高導電性，所以科琴黑一直是導電炭黑中的，長期以來在市場中處于領先地位。與其他用于電池的導電炭黑相比較，科琴黑具有獨特的支鏈狀形態。這種形態的優點在于，導電體導電接觸點多，支鏈形成較多導電通路，因而只需很少的添加量即可達到極高的導電率（其他碳黑多為圓球狀或片狀，故需要很高的添加量才能達到所需的電性）。
科琴黑是目前比較前沿的超級導電炭黑，目前鋰電的前10強基本都在用或者試驗。其中EC-300J主要用于鎳氫、鎳鎘電池；ECP和ECP-600JD主要用于高倍率大容量和電流密度的鋰電，其中以ECP-600JD變現尤為突出。業界普遍認為：其優越的導電性和高純度及獨特的支鏈結構，在鐵鋰為正極材料的時代會嶄露頭角。
科琴黑用于電池中的產品有兩種：CarbonECP和CarbonECP600JD、CP300JD。
導電劑的含量
a）導電劑在電極中的作用是提供電子移動的通道，導電劑含量適當能獲得較高的放電容量和較好的循環性能，含量太低則電子導電通道少，不利于大電流充放電；太高則降低了活性物質的相對含量，使電池容量降低。
b）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。
C）當導電劑的含量達到一個轉折點就行，太多只會減少電極密度，使容量下降，而太少則會導致電極中活性物質利用率低，且高倍率放電性能下降。
分析認為，目前碳納米管和石墨烯均可做成導電漿料，價格比普通炭黑SP貴很多。炭黑是非常成熟的導電劑，價格比較穩定。CNT和石墨烯未來隨著規模化效應的提高，其價格下降空間相對較大，未來應用前景客觀。
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