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鋰離子電池導電劑的知識作為鋰離子電池的重要組成部分的導電劑,雖然其在電池中所占的份量較少,但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。 和鋰離子電池電極材料一樣,導電劑也在不斷的進化。從最早的炭黑材料,其特點是點狀導電劑,也可以稱作零維導電劑,主要通過顆粒之間的點接觸提高導電性;到后來,逐漸發展出了導電碳纖維和碳納米管這一類具有一維結構的導電劑,由于其纖維狀結構,增大了與電極材料顆粒的接觸,大大提高了電極的導電性,降低了極片電阻。 最近火熱的石墨烯材料,如今也逐漸成為鋰離子電池的新型導電材料,由于石墨烯具有二維的片層狀結構,極大的增加了電極顆粒之間的接觸,提高了導電性,并降低了導電劑的用量,提高了鋰離子電池的能量密度。 鋰離子電池導電劑的作用: 導電劑的作用: 導電劑的首要作用是提高電子電導率。為了保證電極具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、活性物質與集流體之間起到收集微電流的作用,以減小電極的接觸電阻,加速電子的移動速率。此外,導電劑也可以提高極片加工性,促進電解液對極片的浸潤,同時也能有效地提高鋰離子在電極材料中的遷移速率,降低極化,從而提高電極的充放電效率和鋰電池的使用壽命。 導電劑對比分析: 導電劑主要有顆粒狀導電劑如乙炔黑、炭黑等,導電石墨多為人造石墨,纖維狀導電劑如金屬纖維、氣相法生長碳纖維、碳納米管等,還有新型石墨烯及其混合導電漿料等作為導電劑使用。 導電劑含量對電性能的影響: 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。 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。 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。 |