作为锂离子电池关键非主材之一的导电剂,在整个锂离子极片上起到了非常重要的作用,它最基本的功能就是导电,在极片制作时通常加入一定量的导电物质,在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用,以减小电极的接触电阻加速电子的移动速率,同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率,从而提高电极的充放电效率,本文就从常用的导电剂入手,给广大锂电同仁们普及一下导电剂的基础知识。
导电剂的分类以及概述
从上述表中可以看出,导电剂的比表面积是在逐渐增大的,同时颗粒也是越来越小,吸油值是越来越大的,就目前锂离子电池市场而言,正极导电剂用的比较多的是CNT、CNT与SP、CNT与石墨烯的混合使用等等,都是为了构成立体的导电网络而进行的尝试,负极导电剂还是以SP为主,下面就各个材料的导电机理进行分析。
从图中可以看出,SP和导电石墨SFG6都是刚性的纳米颗粒,在材料与颗粒之间形成点接触,在中低端的锂电市场里,SP作为正极导电剂的应用还是十分广泛,因其具有更好的离子和电子导电能力,具有较大的比表面积,所以有利于电解质的吸附而提高离子电导率,其一次颗粒团聚形成支链结构,能够与活性材料形成链式导电结构,有助于提高材料的电子导电率。但随着动力电池能量密度的提升,单纯用SP已经不能满足动力电池性能的需求,需要开发出更好的导电剂,因此,CNTs、VGCF、石墨烯等应运而生。
对于CNTs,作为导电剂与SP配合使用,能够在电极活性材料中形成连续的导电网络;添加后极片有较高的韧性,能改善充放电过程中材料体积变化而引起的剥落,提高循环寿命;可大幅度提高电解液在电极材料中的渗透能力,但由于其较大的比表面积,在匀浆分散是会有一定的难度,目前市售的都是含量5%左右的浆料,直接在匀浆时使用;
而最近风头正热的石墨烯,其作为导电剂也可以起到CNTs的作用,但就目前而言,在锂电上的优势尚未体现出来,而其较难的匀浆分散工艺、较高的价格、以及表面具有大量官能团给后续带来的导电性问题等等,都会给其的应用带来的一定的困扰,仍然需要很长的路去走。