中國粉體網(wǎng)訊 導(dǎo)電劑是鋰離子電池的關(guān)鍵輔材，對改善電池的導(dǎo)電性能,、倍率性能,、容量循環(huán)性能有著重要的作用。由于大部分正極材料活性物質(zhì)導(dǎo)電性差,、內(nèi)阻較大,，因此需要導(dǎo)電劑構(gòu)成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)以提高電極材料活性物質(zhì)與集流體之間的導(dǎo)電性。
常用的鋰離子電池導(dǎo)電劑可以分為傳統(tǒng)導(dǎo)電劑（如炭黑,、導(dǎo)電石墨,、碳纖維等）和新型導(dǎo)電劑（如碳納米管、石墨烯及其混合導(dǎo)電漿料等）,。
傳統(tǒng)導(dǎo)電劑：仍是目前主流導(dǎo)電劑
1 炭黑
導(dǎo)電炭黑因其粒徑小,，比表面積特別大，同時在電池中可以起到吸液保液的作用,，常被用于電池的導(dǎo)電劑,。炭黑顆粒的高比表面積、堆積緊密有利于顆粒緊密接觸在一起,，組成了電極中的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),。目前商用鋰離子電池常用的顆粒狀導(dǎo)電炭黑 ( 如 Super P,、乙炔黑等 ) 密度低、易團聚,，導(dǎo)電劑利用率低,，而且“點對點”的導(dǎo)電方式很難在正極材料顆粒間形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。需通過改善活物質(zhì),、導(dǎo)電劑的混料工藝來提高其分散性,，并將炭黑量控制在一定范圍內(nèi)（通常是 1.5％以下）。
圖1炭黑原料 圖源：東海耀碳素（大連）有限公司
2 導(dǎo)電石墨
導(dǎo)電石墨也具有較好的導(dǎo)電性,，常用的石墨導(dǎo)電劑有：KS-6,、KS-15、SFG-6,、SFG-15 等,。其本身顆粒較接近活物質(zhì)顆粒粒徑，顆粒與顆粒之間呈點接觸的形式,，可以構(gòu)成一定規(guī)模的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，提高導(dǎo)電速率的同時，用于負極時可提高負極容量,。
3 碳纖維（VGCF）
導(dǎo)電碳纖維具有線性結(jié)構(gòu),，在電極中容易形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)出較好的導(dǎo)電性,，因而減輕電極極化,，降低電池內(nèi)阻及改善電池性能。在碳纖維作為導(dǎo)電劑的電池內(nèi)部,，活物質(zhì)與導(dǎo)電劑接觸形式為點線接觸,，相比于導(dǎo)電炭黑與導(dǎo)電石墨的點點接觸形式，不僅有利于提高電極導(dǎo)電性,，更能降低導(dǎo)電劑用量,，提高電池容量。
新型電池導(dǎo)電劑：發(fā)展迅猛,，未來可期
1 碳納米管（CNT）
CNT 可以分為單壁 CNT 和多壁 CNT,，一維結(jié)構(gòu)的碳納米管與纖維類似呈長柱狀，內(nèi)部中空,。利用碳納米管作為導(dǎo)電劑可以較好的布起完善的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),，其與活物質(zhì)也是呈點線接觸形式，關(guān)于提高電池容量（提高極片壓實密度）,、倍率性能,、電池循環(huán)壽命和降低電池界面阻抗具有很大的用途。目前， 比亞迪,、中創(chuàng)新航部分產(chǎn)品使用 CNT 作為導(dǎo)電劑,， 經(jīng)反響具有不錯的效果。碳納米管可分為糾纏式和陣列式兩種成長狀態(tài),，無論是哪種形式其應(yīng)用于鋰離子電池中都存在一個問題就是分散,，目前可以通過高速剪切、添加分散劑,、做成分散漿料,、超細磨珠靜電分散等工藝解決。
圖2 多壁碳納米管原料 圖源：深圳飛墨科技有限公司
2 石墨烯
石墨烯作為新型導(dǎo)電劑,，由于其獨特的片狀結(jié)構(gòu)（二維結(jié)構(gòu)）,，與活性物質(zhì)的接觸為點-面接觸而不是常規(guī)的點-點接觸形式，這樣可以最大化的發(fā)揮導(dǎo)電劑等用途,，減少導(dǎo)電劑的用量,，從而可以多使用活性物質(zhì)，提升鋰離子電池容量,。但是由于其成本較高，分散困難,、具有阻礙鋰離子傳輸?shù)缺锥松形赐耆还I(yè)化應(yīng)用,。同時據(jù)研究表明小倍率下， 石墨烯導(dǎo)電劑與活性材料是“點對面接觸”,，接觸效率更高,，電池性能優(yōu)異 ; 大倍率下，石墨烯作為平面導(dǎo)電劑會阻礙鋰離子的運動,，造成電池極化,，嚴重影響電池性能。
3 二元,、三元導(dǎo)電漿料
鋰離子電池的正負極材料導(dǎo)電性能都不理想,， 這會影響電池的性能，在最新的研究進展中,，部分鋰離子電池選用的導(dǎo)電劑是碳納米管,、石墨烯、導(dǎo)電炭黑之間兩者或三者的混合漿料,。將導(dǎo)電劑復(fù)合做成導(dǎo)電漿料是工業(yè)應(yīng)用的需求,，也是導(dǎo)電劑之間相互協(xié)同、激發(fā)用途的結(jié)果,。
從“點對點”到“點對面”,，
從單一原料到復(fù)合材料，
導(dǎo)電劑發(fā)展多元化
電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率極大地影響鋰離子電池的電化學(xué)性能，因此在電池電極材料中添加導(dǎo)電劑是必要的,。傳統(tǒng)導(dǎo)電劑(炭黑類,、導(dǎo)電石墨類和VGCF)的添加可以使電解質(zhì)和電極活性材料之間的接觸更充分，提高電極的離子和電子傳導(dǎo),。此外,，還可以提供足夠的空間容納活性材料，減小體積變化引起的容量損失,。因此,，可以使電池獲得更高的可逆容量和更穩(wěn)定的循環(huán)性能。因其價格相對便宜,，最先被廣泛用作鋰離子電池的導(dǎo)電劑,。新型導(dǎo)電劑(碳納米管、石墨烯)具有更高的比表面積和更優(yōu)異的導(dǎo)電性,。
碳納米管具有高長徑比,，這使其在形成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)方面比納米碳粉更具優(yōu)勢。此外一維特性可以縮短電子沿纖維方向的傳輸,，并促進離子快速遷移,，反過來又可提升高倍率電池性能。石墨烯具有二維層狀結(jié)構(gòu),，可以提供足夠的活性電化學(xué)反應(yīng)位點,，在活性材料之間分散存在，可以構(gòu)成連續(xù)高效的“點對面”接觸模式導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),，為電子快速傳輸提供長程傳導(dǎo)路徑,，提高容量循環(huán)性能。成本及性能的綜合考量下,，復(fù)合導(dǎo)電劑是改善鋰離子電池電化學(xué)性能的理想方法,。
利用不同的導(dǎo)體形成多種導(dǎo)電劑是鋰離子電池導(dǎo)電劑的一個發(fā)展方向，未來導(dǎo)電劑體系將逐步從單一化走向多元復(fù)合化,。隨著新型納米材料的發(fā)展,，將會有更多種類的復(fù)合導(dǎo)電劑來制備高電化學(xué)性能的鋰離子電池。
參考來源：
徐丹,，電池導(dǎo)電劑的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
文芳等,，鋰離子電池中石墨烯導(dǎo)電劑分散方法的研究進展
袁佩玲等，新能源電池領(lǐng)域?qū)щ妱┘夹g(shù)的研究與產(chǎn)業(yè)化
趙龍,，石墨烯導(dǎo)電劑提升磷酸鐵鋰正極材料性能的研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/留白）
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