本篇主要介紹用于鋰電里的碳材料另一個(gè)大的應用方向----導電劑。
當前鋰離子電池中最為主要的導電劑，可分為導電炭黑，導電石墨和新型導電劑。炭黑是目前使用最為廣泛的導電劑，主要采用有機物(天然氣、重油等)不完全燃燒或受熱分解而得到，并通過(guò)高溫處理以提高其導電性與純度。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，一般為3~6 μm,且孔隙和比表面更發(fā)達，有利于極片顆粒的壓實(shí)以及改善離子和電子電導率。新型導電劑包括碳納米管(CNT)，碳纖維(VGCF)，石墨烯等。以下是一些常見(jiàn)的導電劑理化參數對比：
導電機理分析
目前應用最廣泛的還是傳統類(lèi)型的導電劑石墨和炭黑。
石墨和炭黑
下圖對比了石墨和炭黑性能的對比(灰色-炭黑)。
可以看出：
1.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(zhì)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。
2.石墨具有更好的壓縮性和分散性，可提高電池的體積能量密度和改善極片的工藝特性，一般配合炭黑使用。
下面著(zhù)重介紹下碳納米管和石墨烯類(lèi)復合導電劑。
碳納米管：
碳納米管作為導電劑與炭黑配合使用，與導電炭黑和導電石墨相比，碳納米管導電劑具有如下特點(diǎn)：(1) 碳納米管具有良好的電子導電性，纖維狀結構能夠在電極活性材料中形成連續的導電網(wǎng)絡(luò )。(2) 添加碳納米管后極片有較高的韌性，能改善充放電過(guò)程中材料體積變化而引起的剝落，提高循環(huán)壽命。(3) 碳納米管可大幅度提高電解液在電極材料中的滲透能力。(4) 碳納米管的主要缺點(diǎn)在于不易分散。
石墨烯
石墨烯作為導電劑的效果與其加入量密切相關(guān)。在加入量較小的情況下，石墨烯由于能夠更好地形成導電網(wǎng)絡(luò )，效果遠好于導電炭黑。但是片層較厚的石墨烯會(huì )阻礙鋰離子的擴散而降低極片的離子電導率（一般認為6-9層最為適宜）。
石墨烯官能團的影響：
通過(guò)氧化還原法或生物質(zhì)催化法制備的石墨烯含有大量官能團（羧基、羥基、環(huán)氧等表面官能團）, 作為導電劑導電性下降很多數量級，不推薦用作導電劑。
石墨烯的分散問(wèn)題：
考慮到以上兩種導電劑的分散性的問(wèn)題，目前市場(chǎng)化應用的碳納米管和石墨烯都是以預分散導電漿料的方式提供的。
石墨烯Or碳納米管？
性能對比：
1.石墨烯電極擁有更小的極片電阻
2.石墨烯電極可以做到更大的壓實(shí)密度
3.循環(huán)性能
4.價(jià)格對比：未來(lái)石墨烯導電劑在應用上還是很有前景的
發(fā)展趨勢
導電劑的開(kāi)發(fā)將集中在以下4個(gè)方面:
(1) 在水性體系中還是在NMP有機體系溶劑中，導電劑都應具有良好的分散性；
(2) 與高導電性的碳納米管、石墨烯等新型炭材料復合，以降低導電劑的使用比例和提高性能；
(3) 提高比表面積和電解液吸附能力，進(jìn)一步提高極片的離子電導率；
(4)無(wú)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(mǎn)足實(shí)際需求。
本文來(lái)源：聽(tīng)風(fēng)扯淡（ID：kylesay），作者：尋風(fēng)，感謝授權轉載。
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