2017071609-各种导电剂的相关性能对比

锂电池新型导电剂专题报告：碳纳米管和石墨烯

锂电池新型导电剂专题报告：碳纳米管和石墨烯新型导电剂的角色：小产品，大作用导电剂作为锂电池的关键辅材，起着增加活性物质导电接触的作用。

锂电池正极常采用层状钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等作为活性材料，由于这些活性材料本身的导电性差，使得电极的内阻较大、放电深度不够，结果导致活性材料的利用率低、电极的残余容量大。

而导电剂作为一种关键的辅材，可以增加活性物质之间的导电接触，电池制造企业通常在极片制作时加入一定量的导电剂提升锂电池中电子在电极中的传输速率，进而提升锂电池的倍率性能和改善循环寿命。

碳纳米管和石墨烯导电剂相较于传统导电剂具有导电性能好、用量少的特点。

不同类型导电剂由于空间结构、产品形貌以及接触面积不同，其导电性能和对锂电池能量密度、倍率性能、寿命性能和高低温性能影响不同。

锂电池目前常用的导电剂主要包括炭黑类、导电石墨类、VGCF（气相生长碳纤维）、碳纳米管以及石墨烯，其中，炭黑类、导电石墨类和 VGCF 属于传统的导电剂，其在活性物质之间各形成点、面或线接触式的导电网络；碳纳米管和石墨烯属于新型到电极材料，其分别形成线接触式和面接触式导电网络。

在用量方面，导电剂的添加量取决于不同电池生产商的电化学体系，一般为正极或负极重量的1%-3%，碳纳米管导电剂的使用量仅为传统导电剂的1/6-1/2，能有效增加极片活性物质占比进而提升电池性能。

新型导电剂的添加对锂电池性能提升有显著效应，主要表现在提升压实密度、倍率性能、改善循环寿命、容量发挥等。

根据国轩高科在《电源技术》上的研究显示，在扣式电池平台、NCM111 体系下，CNT 表现了优异的比容量及循环性能：（1）相比传统 SP/Ks-6 与石墨烯等导电剂，CNT 导电剂 1C 比容量达到 165.8mAh/g（传统导电剂 SP/Ks-6 放电比容为 158.9mAh/g）；（2）循环 50 周后容量保持率为 82.9%(传统为 70.3%)；（3）含 2%CNT 的导电剂在 5C 高倍率情况下容量保持率为 1%的 4-12 倍且阻抗较小。

2017071609-各种导电剂的相关性能对比

从价格上看，VGCF>KS-6>乙炔黑>SP>S-O。

从用途上看，VGCF重点用在大倍率大功率动力电池上，分散比较困难。

SP为比较常用的导电剂，价格便宜，实用KS-6性能要优于SP，只是价格稍贵，一般为高容量电池采用乙炔黑介于SP和KS-6之间，导电性能也较优，但是由于其体积较为蓬松，可能对材料的压实影响较大S-O为填充型导电剂，本身导电能力不强，但是其振实密度较大，易于分散均匀，价格便宜，因而许多厂家将此导电剂与其它导电剂混用。

1、SUPER P比乙炔黑贵多了。

2、乙炔炭黑相对油炉法导电炭黑来说，可减少锂电池比容量的损失。

（源于《锂离子电池中正极添加剂配比的优化研究》、《粘结剂和乙炔黑含量对石墨电极锂离子电池性能影响》与《锂离子电池导电剂研究进展》）3、SUPER P等基本上是油炉法导电炭黑，乙炔炭黑是热裂解法导电炭黑。

乙炔炭黑的纯净度比油炉法导电炭黑高。

4、乙炔炭黑有许多品种：有常规的0%、25%、50%、75%、100%等粉状压缩品，也有颗粒状炭黑，还有硅橡胶专用粉状炭黑、锂电池专用粉状炭黑、其它特殊订制炭黑等。

锂电池行业要选择专用的锂电池专用炭黑，并不是所有的乙炔黑都能在锂电池行业达到最佳效果。

上述乙炔黑品种中，除了颗粒炭黑之外，其它粉状炭黑价格差距不大。

导电剂：KS-6：大颗粒石墨粉(6.5μm)S-O：超微细石墨粉(常见为3-4μm)KS-15：大颗粒石墨粉(17.2μm)VGCF：气相生长炭纤维(常见为3-20μm)Super P：小颗粒导电炭黑(30-40nm)，以油炉法生产为主。

乙炔炭黑：乙炔高温裂解的导电炭黑(35-40nm)。

通常是指用电石制成乙炔，再把净化后的乙炔气在高温下隔绝空气进行热裂解后，冷却收集制得的高性能炭黑，俗称乙炔黑（Acetylene carbon black，简称ACET）。

乙炔炭黑可以算是一种超导类炭黑。

常规锂电池导电剂材料对比分析

书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
常规锂电池导电剂材料对比分析
随着锂电池的商品化越来越广泛，锂电池的电池在正极材料表面的充放电过程是当电池放电时候，处于孔中的锂离子进入正极活性物质中，如果电流加大则极化增加，放电困难，这样电子间的导电性就较差，光靠活性物质本省的导电性是远远不够的，为了保证电极有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电剂，在活性物质之间与集流体起到收集微电流的作用。

随着锂电池的商品化越来越广泛，锂电池的电池在正极材料表面的充放
电过程是当电池放电时候，处于孔中的锂离子进入正极活性物质中，如果电流加大则极化增加，放电困难，这样电子间的导电性就较差，光靠活性物质本省的导电性是远远不够的，为了保证电极有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电剂，在活性物质之间与集流体起到收集微电流的作用。

导电剂综述
作为锂离子电池导电剂材料使用的主要有常规导电剂SUPER-P、KS-6、
导电石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维VGCF等，这些导电剂拥有各自的优劣势。

具体来看：
导电剂的应用
01:SP
目前国内锂离子电池导电剂还是以常规导电剂SP为主。

炭黑具有更好
的离子和电子导电能力，因为炭黑具有更大的比表面积，所以有利于电解
专注下一代成长，为了孩子。

涂料导电剂的种类

涂料导电剂的种类
嘿，朋友们！今天咱来聊聊涂料导电剂的种类。

这可真是个有意思的事儿啊！
你想想看，涂料咱们都熟悉吧，那平平无奇的样子。

但要是加上了导电剂，那可就完全不一样啦！就好像普通的灰姑娘一下子变成了耀眼的公主。

涂料导电剂有好几种呢！先说金属系导电剂，那可是相当厉害的角色。

就像一个勇敢的战士，能让涂料具备超强的导电性。

然后是碳系导电剂，它就像一个低调却很有实力的高手，默默地发挥着重要作用。

还有离子型导电剂，哇哦，就像是灵动的小精灵，给涂料带来特别的性能。

这每一种导电剂不就像是不同性格的人嘛！各有各的特点和优势。

金属系导电剂导电性好，碳系导电剂稳定可靠，离子型导电剂呢又有着独特的一面。

那咱在选择的时候不就得好好琢磨琢磨，到底哪种最适合咱的需求呀？
咱的生活中很多地方都能用到有导电剂的涂料呢，这多神奇呀！所以说，涂料导电剂的种类可真是值得我们好好去了解一番呢！我觉得呀，它们就是一群默默奉献的小英雄，在我们看不见的地方发挥着大作用！。

锂离子电池导电剂简介

800
440-510 /
水分%wt <1.0 <1.0 /
34 39.9 挥发度
/ 1.0% max
/
孔积率%
/
77.7 59.7 灰分
/ 0.05% max
/
颗粒直径 pH值 200目%
/
>98%
8-10
>98%
/
表观密度颗粒直径 kg/m3 300目%
22-35
>80%
17-50
>80%
二、炭黑类导电剂
Ensaco TM250G和350GSEM图
二、炭黑类导电剂
2.7 炭黑产品参数
Ø 特密高公司
炭黑导电剂
TIMCAL特密高炭黑
Super PTMLi
EnsacoTM 炭黑-应用 250G 于正负极中 EnsacoTM
260G EnsacoTM
350G
硫含量 ppm
50-100 50-100 50-100 50-100
（1）SP在锂离子电池中的作用更多的是以150~200nm的原生聚集体分散到活性物质周围形成多支链状导电网络，从而减小电池的物理内阻，提高电子传导性。
（2）SP的OAN值（吸油值，SP的OAN值为6.4ml/g）所发挥的作用，也就是吸收电解液和保持电解液的能力，即提高离子的传导性。
乙炔炭黑（简称AB）Fra bibliotek一、导电剂概述
1.3 导电剂导电机理
Ø 1、电子导电性各类导电剂通过自身形成的导电网络、增强活性物质之间的接
触、或增强活性物质之间的导电网络等方式，通过自身物理连接作用起到对锂离子电池物理极化的改善作用。决定因素：导电剂自身导电性、形成网络数量、接触面积等。 Ø 2、离子导电性

碳纤维导电剂介绍

碳纤维导电剂介绍碳纤维导电剂是一种具有优良导电性能的材料，广泛应用于电子行业、能源领域、航空航天等领域。

下面将从导电机制、性能特点、应用领域等方面进行介绍。

一、导电机制碳纤维导电剂是由碳纤维制成的微米级颗粒物质，具有高导电性能。

其导电机制主要是通过碳纤维的晶格结构实现的。

碳纤维具有较高的电子云密度和电子迁移率，能够有效地传导电子。

此外，碳纤维导电剂还具有较好的导电路径，能够形成连续的导电网络，提供良好的电流传输通道。

二、性能特点1. 高导电性能：碳纤维导电剂具有较高的电导率，能够在低浓度下实现有效的导电效果。

2. 良好的机械性能：碳纤维导电剂具有较高的强度和刚度，能够增强材料的力学性能。

3. 耐高温性能：碳纤维导电剂能够在高温环境下保持稳定的导电性能，不易氧化烧结。

4. 耐腐蚀性能：碳纤维导电剂具有良好的耐腐蚀性能，不易受到酸碱等化学物质的侵蚀。

三、应用领域1. 电子行业：碳纤维导电剂可用于制备导电胶水、导电薄膜等电子元器件，提高电子产品的导电性能。

2. 能源领域：碳纤维导电剂可用于制备高性能锂离子电池、超级电容器等储能设备，提高能源密度和循环寿命。

3. 航空航天：碳纤维导电剂可用于制备导电涂层、导电复合材料等航空航天器件，提高导电性能和机械强度。

4. 汽车工业：碳纤维导电剂可用于制备导电纤维、导电涂层等汽车零部件，提高电子设备的可靠性和稳定性。

5. 医疗器械：碳纤维导电剂可用于制备医疗电极、生物传感器等医疗器械，提高信号传输和检测的准确性。

碳纤维导电剂具有高导电性能、良好的机械性能、耐高温性能和耐腐蚀性能等特点，广泛应用于电子行业、能源领域、航空航天等领域。

随着科技的不断进步和应用需求的增加，碳纤维导电剂的应用前景将更加广阔。

导电剂微观形貌

导电剂微观形貌引言导电剂是一种具有良好导电性能的物质，广泛应用于电子器件、能源存储和传输等领域。

导电剂的导电性能与其微观形貌密切相关，因此研究导电剂的微观形貌对于提高其导电性能具有重要意义。

本文将探讨导电剂的微观形貌及其与导电性能之间的关系。

导电剂的定义和分类导电剂是一种能够传递电荷并具有良好导电性能的物质。

根据其来源和性质，可以将导电剂分为有机导电剂和无机导电剂两大类。

有机导电剂有机导电剂是由含有共轭结构的有机分子组成的材料。

常见的有机导体包括聚苯胺、聚噻吩、聚乙烯二硫化物等。

这些材料通常具有较高的载流子浓度和迁移率，因而表现出优异的导电性能。

无机导电剂无机导体主要由金属或金属化合物构成。

常见的无机导体包括金属纳米颗粒、碳纳米管和石墨烯等。

这些材料具有高度的导电性能和导电稳定性，在电子器件中得到广泛应用。

导电剂的微观形貌表征方法了解导电剂的微观形貌对于揭示其导电机制和优化导电性能至关重要。

目前，常用的导电剂微观形貌表征方法主要包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等。

扫描电子显微镜（SEM）SEM是一种基于扫描束的显微镜技术，可以获得样品表面的高分辨率图像。

通过SEM观察，可以清晰地看到导电剂的形貌特征，如颗粒大小、形状、分布等。

透射电子显微镜（TEM）TEM是一种通过透射束照射样品并记录透射图像的显微镜技术。

与SEM相比，TEM可以提供更高分辨率的图像，并且对于纳米级别的导电剂具有较好的分析能力。

原子力显微镜（AFM）AFM是一种利用探针与样品表面之间的相互作用力来获取样品表面形貌信息的显微镜技术。

AFM可以在原子或纳米尺度上观察导电剂的形貌，并能提供高分辨率的表面拓扑图像。

导电剂微观形貌对导电性能的影响导电剂的微观形貌对其导电性能具有重要影响。

以下将从颗粒大小、形状和分布等方面探讨导电剂微观形貌与导电性能之间的关系。

颗粒大小颗粒大小是导电剂微观形貌中一个重要参数。

导电剂对锂离子电池正极性能的影响

导电剂对锂离子电池正极性能的影响通过测定导电剂的吸水能力,研究了导电剂的振实密度与吸液能力的关系,结果表明:导电剂的振实密度越大,其吸液能力越小;反之亦然.利用充放电性能曲线、循环伏安法和电化学阻抗法研究了GD、SP、KS、SO四种导电剂单一和两两混合使用作为锂离子电池正极LiCoO2导电剂时的电极性能.结果表明:SO和GD的混合物为导电剂时LiCoO2电极的性能最好,首次放电容量为141.4mAh·g-1.锂离子蓄电池负极导电剂的研究用扫描电子显微镜(SEM)考察了3种导电剂粉体材料的形貌,通过测定3种导电剂材料的吸水能力,研究了导电剂的振实密度与吸液能力的关系.结果表明,导电剂的振实密度越大,其吸液能力越小;反之则其吸液能力越大.利用恒流充放电、循环伏安技术考察了3种导电剂的贮锂性能,实验表明石墨类导电剂(KS、SO)具有一定的贮锂性能,但其首次库仑转换效率低;而炭黑类导电剂(SP)仅起导电作用.利用六西格玛(简称6σ)混合设计考察了导电剂之间的交互作用,及3种导电剂配比对石墨电极放电比容量的影响,当质量比m(包覆石墨):m[导电剂(KS+SP)]:m(PVDF)=92:3:5且m(KS):m(SP)=1.66:1时,电极放电比容量可以稳定地达到315 mAh·g-1以上.Uniqema 锂离子电池分散剂Hypermer KD-1参考配方：原正极浆料添加后的正极浆料LiCoO2 1877.3g LiCoO2 1877.3gSuper P 42.65g Super P 42.65gKS-6 85.3g KS-6 85.3gPVDF 128g PVDF 128gNMP 1500g KD-1 8.53gNMP 1500gS/L(固体/液体)=1:0.7 S/L(固体/液体)=1:0.7Slurry viscosity(浆料粘度)=773.3cps Slurry viscosity(浆料粘度)=466.7cpsSlurry particle size(浆料粒度)=13μm Slurry particle size(浆料粒度)=12μm电极辊压前平均厚度(μm) 辊压后平均厚度(μm) 辊筒速比(%) 内阻(mΩ) 粘接力(KgW)原正极100 80 25 0.152 0.782添加KD-1后的正极93 74 25 0.232 0.341内阻和粘接力的结果是由于此配方中Hypermer KD-1的添加量（为导电碳黑S UPER P 的20%）过高所致，相关资料表明Hypermer KD-1最佳添加量为5-15%，此时对电极的内阻和粘接力的影响很小。

电池辅材——导电剂的介绍【钜大锂电】

电池辅材——导电剂的介绍【钜大锂电】和锂离子电池电极材料一样，导电剂也在不断的进化。

从最早的炭黑材料，其特点是点状导电剂，也可以称作零维导电剂，主要通过颗粒之间的点接触提高导电性;到后来，逐渐发展出了导电碳纤维和碳纳米管这一类具有一维结构的导电剂，由于其纤维状结构，增大了与电极材料颗粒的接触，大大提高了电极的导电性，降低了极片电阻;最近火热的石墨烯材料，如今也逐渐成为锂离子电池的新型导电材料，由于石墨烯具有二维的片层状结构，极大的增加了电极颗粒之间的接触，提高了导电性，并降低了导电剂的用量，提高了锂离子电池的能量密度。

导电剂的作用导电剂的首要作用是提高电子电导率。

为了保证电极具有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电剂，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。

此外，导电剂也可以提高极片加工性，促进电解液对极片的浸润，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，降低极化，从而提高电极的充放电效率和锂电池的使用寿命。

导电剂对比分析导电剂主要有颗粒状导电剂如乙炔黑、炭黑等，导电石墨多为人造石墨，纤维状导电剂如金属纤维、气相法生长碳纤维、碳纳米管等，还有新型石墨烯及其混合导电浆料等作为导电剂使用。

这些导电剂拥有各自的优劣势，以下是一些常见的导电剂理化参数对比：下面介绍锂离子电池主要应用的几类导电剂：导电炭黑Super-PLi，其中有支链结构的科琴黑ECP，导电石墨KS-6、SFG-6，气相生长碳纤维VGCF，碳纳米管CNTs和石墨烯及其复合导电剂。

炭黑炭黑在扫描电镜下呈链状或葡萄状，单个炭黑颗粒具有非常大的比表面积。

比石墨有更好的离子和电子导电能力，炭黑颗粒的高比表面积，堆积紧密有利于颗粒之间紧密接触在一起，组成了电极中的导电网络，有利于电解质的吸附而提高离子电导率。

另外,炭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。

La0.8Sr 0.2Ga0.8Mg0.2O3与La0.8Sr 0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3电导的对比

Keywords: Lanthanum gallate, Total electrical conductivity, Electronic conductivity, Oxygen ion conductivity, Hebb鄄Wagner polarization
LaGaO3 基钙钛矿氧化物是近来研究较多的一种中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)电解质 , [1鄄7] 该
文献[1鄄7] 中对镓酸镧体系材料的电导特性进行了初步研究. Jang 等[2]测试了不同锶、镁掺杂量的镓酸镧电解质的电子电导特性. Ishihara 等[3鄄7]研究了钴掺杂的 LSGM8282 的电导特性, 考察了 LSGMC5 电子电导特性与钴价态的关系, 发现随着氧分压的降低, LSGMC5 中钴的价态显著降低, 氧空位的数量增加. 理论上, 氧离子空位数量的变化应该引起氧离子电导率的变化, 然而目前文献中尚未有关于氧分压对 LSGMC5 氧离子电导率影响的详细报道. 氧分压和温度对二者电导率具体影响的报道亦很少, 并且对 LSGMC5 中传荷物种产生机制的分析存在一定的分歧[3鄄7].
致密氧化铝片, Pt(阻塞电极)| 测试样品 | Pt(可逆电极), 空气
涂有电极测试样品的一个表面采用 Pyrex 玻璃环以及玻璃粉密封于一个致密氧化铝片上, 形成阻塞电极; 样品的另一面暴露于流动的空气中, 形成可逆电极. 空气的流速为 100 mL·min-1.为了避免在极化条件下氧气自发地由可逆电极一侧渗透到阻塞电极一侧, 测试样品表面没有涂电极的部分用玻璃胶覆盖. 极化采用恒电位方式进行. 测试用的电化学仪器为: VMP2/Z鄄40 电化学工作站(AMETECH).
WU, Ling鄄Li WANG, Shi鄄Zhong鄢 LIANG, Ying

动力电池系列34——导电剂简介

动力电池系列34——导电剂简介快车通道：ISO 14064-1系列汇总汽车行业碳中和系列汇总广东汽车碳足迹系列汇总汽车左B柱LCA系列汇总汽车白车身LCA系列汇总废旧轮胎再生橡胶系列汇总动力电池发展趋势系列磷酸铁锂专家交流汇总磷酸铁系列汇总发达国家碳排放政策系列汇总碳减排制度系列汇总CCER制度系列汇总CCER 项目减排效益测算系列汇总碳汇造林项目方法学系列汇总绿电专家交流汇总昨天和大家分享了动力电池系列的第三十三部分：热管理系统市场格局今天和大家分享第三十四部分：导电剂简介导电剂是锂离子电池的关键辅材，由于锂电池的正极材料通常为半导体或绝缘体，电导率较低，因此导电剂的添加能够增加活性物质之间的导电性，减小电极的接触电阻，加速电子移动速率，从而提升电池的倍率性能和改善循环寿命。

导电剂在锂离子电池中的应用：目前常用的导电剂主要包括炭黑类、导电石墨类、VGCF(气相生长碳纤维)、碳纳米管以及石墨烯等。

其中，炭黑类、导电石墨类和VGCF 属于传统的导电剂，能够在活性物质之间各形成点、面或线接触式的导电网络。

碳纳米管和石墨烯属于新型导电剂，其中，碳纳米管在活性物质之间形成线接触式导电网络；石墨烯在活性物质间形成面接触式导电网络。

几种导电剂优缺点对比：新型导电剂的性能优于传统导电剂，主要反映在在阻抗指标上。

不同类型的导电剂由于空间结构、产品形貌、接触面积不同，其导电性能和对锂电池能量密度、倍率性能、寿命性能和高低温性能影响不同。

新型导电剂的阻抗相较传统导电剂更低，因此导电性能更好。

此外，在使用导电剂时，可根据产品性能要求选择添加单一或是将两种及两种以上导电剂混合使用。

在单一导电剂中，碳纳米管阻抗最低；在复合导电剂中，碳纳米管+石墨烯阻抗最低。

不同导电剂阻抗对比：动力电池系列的第三十四部分的内容就分享到这里，明天和大家分享第三十五部分的内容：碳纳米管免费服务：（在公众号发送以下关键字可以查看相关系列的内容）国际碳市场，中国碳市场，碳中和，碳交易，碳资产，碳计量，碳排放，林业碳汇，绿色金融，CCER，ESG，CCUS，锂电池，电池回收，电力碳中和，电价政策，汽车碳中和，碳汇造林方法学，磷酸铁锂专家交流，磷酸铁，林业碳汇专家交流，抽水蓄能，ISO14064-1，绿电专家交流，广东汽车碳足迹，汽车左B柱LCA，汽车白车身LCA，碳减排制度，CCER制度，废旧轮胎再生橡胶LCA，发达国家碳排放政策，动力电池发展趋势，钢铁碳中和，氢能，智慧园区，智慧建筑，智慧交通，数据中心，中国乘用车双积分，低碳供应链，循环经济，华为零碳智慧园区，动力电池市场回顾，传统车企电动化战略，碳市场展望付费服务：1、个人和企业层面的碳排放管理、碳资产管理培训2、上市企业组织层面碳盘查、产品层面碳足迹、碳中和规划、碳配额资产托管、国内外碳信用申请和交易（CCER、林业碳汇、VCS、GS等）。

《不同物质的导电性能》电流之路,材料选择

《不同物质的导电性能》电流之路，材料选择在我们的日常生活和现代科技中，电无处不在。

从点亮家中的电灯，到驱动复杂的电子设备，电的传输都离不开物质的导电性能。

那么，不同的物质在导电方面究竟有着怎样的差异呢？这不仅是一个有趣的科学问题，更与我们的生活息息相关。

要理解物质的导电性能，首先得明白什么是导电。

简单来说，导电就是让电流能够顺利通过的能力。

电流，就像是一群沿着特定路径奔跑的“电子运动员”，而物质就是它们奔跑的“赛道”。

有些物质，比如金属，是优秀的导电选手。

像铜、铝、银等金属，它们内部的原子结构有着独特的特点，使得电子能够在其中自由移动，就好像是在一条宽敞无阻的高速公路上飞驰。

以铜为例，它的原子外层有一个自由电子，这些自由电子在电场的作用下能够轻松地定向移动，形成电流。

而且，金属的晶体结构也比较规整，这为电子的流动提供了有序的通道。

正因如此，金属被广泛应用于电线、电器元件等需要良好导电性能的领域。

然而，并非所有物质都像金属那样善于导电。

有一类物质被称为半导体，它们的导电性能处于金属和绝缘体之间。

常见的半导体材料有硅、锗等。

半导体的导电能力会随着温度、光照或者掺入杂质等条件的改变而发生显著变化。

这一特性使得半导体在电子技术中大放异彩。

比如，在集成电路中，通过精确控制半导体中的杂质浓度和结构，可以实现各种复杂的逻辑运算和信号处理功能。

与金属和半导体相比，绝缘体就像是电流的“拦路虎”。

像橡胶、塑料、玻璃等绝缘体，它们内部的电子几乎被紧紧束缚在原子周围，难以自由移动，电流也就无法顺利通过。

这使得绝缘体在电线的绝缘外皮、电器的外壳等方面发挥着重要作用，能够有效防止电流泄漏和触电事故的发生。

除了上述常见的物质类别，还有一些特殊的导电材料也值得一提。

比如，超导材料在特定的低温条件下，电阻会突然消失，电流能够毫无阻碍地流动。

这一神奇的特性为能源传输、磁悬浮技术等领域带来了巨大的想象空间。

但目前，超导材料的应用还面临着一些技术难题，比如需要极低的温度条件和高昂的成本。

CNTC与VGCF性能对比

CNTC与VGCF性能对比
为了充分对比CNTC与VGCF用作锂离子电池导电剂的性能，我们将这两种导电剂分别添加在
LiFePO4正极上进行平行试验测试，导电剂在电极中的重量比为3％。

测试结果如下：
1．倍率性能比较
导电剂放电比容量（mAh/g）
0.5C1C5C10C15C
CNTC112.4118.2109.610093.7 VGCF112.1120.7109.599.592.3
导电剂放电容量保持率（％）
0.5C1C5C10C15C
CNTC100.0%105.2%97.5%89.0%83.4%
VGCF100.0%107.7%97.7%88.8%82.3%
在小电流（5C以下）放电时，CNTC与V GCF性能基本一致，但随着放电电流的增大，CNTC在电极中的优势表现出来。

结果表明相对于VGCF，CNTC 的导电性更强，能在电极中形成更好的导电网络，减小充放电过程中电极的极化，从而提高电池的大倍率性能。

2．放电曲线比较
下图是以15C 电流进行放电的容量－电压曲线，将CNTC 与VGCF 比较。

添加CNTC的电池放电平台在3.2V，而添加VGCF的电池放电平台则只有3.1V，进一步验证了上面的结论。

3．循环性能比较
上图是两种电池都以 5C 充/10C 放的充放电制度进行循环性能测试。

添加CNTC的电池循环性能明显优于VGCF，尤其是在循环后期优势更加明显。

循环320次，CNTC的电池容量保持率仍在84％，而VGCF的电池容量保持率只有75％。

导电剂——精选推荐

导电剂这是我从别⼈那⾥学习过来的，加了⼀些补充。

给⼤家分享⼀下⽬前⽐较常⽤的导电剂，按照导电性能和价格排序：[/b]SP系列（如SP）SP系列是最便宜的，是普通离⼦电池的⾸选，KS-6是SP的最佳拍档，其价格略⾼；（SP 就⼏⼗块，KS-6约100块。

）350G与EC-300J相当，属于中⾼档导电剂。

（价格约260左右。

）科琴⿊ECP和ECP600JD，是⽬前做⾼端电池的⾸选，虽然价格⽐较⾼，但是性价⽐较⾼；VGCF和碳纳⽶管是最⾼端的产品，价格约4000——5000，市场是叫好不叫卖的产品，能⽤的起的⼚家不多，⽽⽤的好的⼚家更不多，相对⽽⾔，ECP-600JD的性能与VGCF较接近，价格⽐较适中，约700左右，再加上⼚家最近退出专门针对科琴⿊ECP系列的分散剂，使其性能⼤幅提升，相信以后导电剂市场是SP，KS-6,科琴⿊ECP系列唱主⾓。

如何选⽤导电剂？这是我们在进⾏电池设计时要解决的⼀个重要问题，但是在解决这个问题之前，我们必须要明确⽤户对磷酸铁锂电池性能的具体要求，以电动汽车对磷酸铁锂电池的性能要求及经济要求为例，我们必须准确把握⽤户对产品各个⽅⾯的具体要求，并且⽤数据加以描述。

根据⽤户的具体要求，我们才能设计出满⾜⽤户要求的磷酸铁锂电池，在设计的过程中，如何选⽤导电剂来改善电池的性能就是每⼀个设计⼈员必须解决的问题之⼀。

1、根据正负极活性物质的粒径和形貌来选择导电剂。

为了在电极中形成有效地导电⽹络，必须如同上述导电⽹络⽰意图⼀样，要有导电节点，这些导电节点由导电⽯墨来充当，粒径最好和活性物质的粒径接近。

要有导电⽀点，他们要像⼋⽖鱼的触须⼀样和将活性物质颗粒吸在⼀起，因此，它们要有很细的粒径，要有链状的形貌，这些⽀点由SP-Li来充当最合适。

要有⽀点与节点之间的连接导线，它们要有良好的导电性，要有线状的形貌，ECP,ECP-600JD，VGCF和碳纳⽶管正好符合这些要求。

因此，为了在正负电极中形成有效地导电⽹络，必须加⼊具有不同粒径不同形貌特征的导电剂。

导电剂碳纳米管性能对比及市场格局

导电剂碳纳米管：补足 4680体系短板，替代传统导电剂趋势确立导电剂可提升电子导电率，是提高正负极的导电性的必要手段。

导电剂可以增加活性物质之间的导电接触，提升电子在电极中的传输速率，从而提升锂电池的倍率性能和改善循环寿命。

锂电池正极活性材料多为过渡金属氧化物或者过渡金属磷酸盐，他们通常是半导体或者绝缘体，导电型较差，必须加入导电剂改善导电型能；负极石墨材料的导电型稍好，但在多次充放电中石墨材料的膨胀收缩使石墨颗粒间的接触减少，间隙增大，甚至脱离集电极，部分失去活性无法参与电极反应，所以也需要加入导电剂保持循环过程中的负极材料导电型稳定。

锂电池目前常用的导电剂主要包括炭黑类、导电石墨类、VGCF（气相生长碳纤维）、碳纳米管以及石墨烯等。

其中，炭黑类、导电石墨类和 VGCF属于传统的导电剂，碳纳米管和石墨烯属于新型导电剂材料，不同类型导电剂由于空间结构、产品形貌、接触面积不同，其导电性能和对锂电池能量密度、倍率性能、寿命性能和高低温性能影响不同。

石墨烯通常和纯碳纳米管复合成石墨烯复合导电浆料用于磷酸铁锂动力电池，镍钴锰三元动力电池上则直接使用碳纳米管。

表：不同导电剂对比（单位：Ω，万元/吨）2018新型导电剂碳纳米管导电剂（CNT）49.4 45-55 石墨烯导电剂286.2 40-50 导电性能优异，添加量小，提升电池能量密度和循环寿命性能导电型优异，比面积大，可提升极片压实性能需要预分散，价格较高分散性能较差，需要复合使用，使用相对局限（主要用于磷酸铁锂电池）传统类导电剂炭黑类导电剂SP 100 5.0-6.5 科琴黑87.5 -乙炔黑- -导电石墨类导电剂- 14-16 碳纤维（VGCF）- -价格便宜，经济性高添加量较小，适用于高倍率、高容量型锂电池吸液性较好，有助提升循环寿命颗粒度较大，有利于提升极片压实性能导电型优异，比面积大，可提升极片压实性能导电性能相对较差，添加量大，降低正极活性物质占比，全依赖进口价格贵，分散难、全依赖进口价格较贵，影响极片压实性能，主要依赖进口添加量较大，主要依赖进口分散困难、价格高、全依赖进口碳纳米管相比炭黑性能优势显著。

不同导电剂导电剂市场应用场景发展趋势

不同导电剂导电剂市场应用场景发展趋势一、碳纳米管碳纳米管是一种新型的碳结构材料, 微观是同轴圆管, 管壁为数层呈正六边形结构的碳原子. 径向尺寸（沿管）为微米量级, 轴向尺寸（横截面）为纳米级, 因此被称为碳纳米管. 1991年由日本电子公司（NEC）的饭岛博士发现.碳纳米管微观结构（多层）正六边形的碳结构具有优良的物化性质. 1）高导电导热：碳原子最外层是4个电子, 当每个碳原子提供一个电子与另外三个碳原子成键之后, 剩下的一个电子变为游离态, 脱离单个碳原子的束缚在结构内自由运动, 显示金属一般的导电性. 导热分为电子导热和声子导热, 而声子导热主要取决于材料刚性, 因而材料的导热性能也十分优异. 2）优异力学性能：碳原子化学键间的120度夹角（键角）符合杂化成键（SP2杂化）的最佳角度, 因而微观结构上具有很强稳定性, 材料表现高力学性能. 3）润滑防腐：由于结构类似石墨, 因而材料也具有很好的润滑效果.材料性质决定了产品用途. 与“导电导热”“力学性能”“润滑防腐”对应的, 碳纳米管被作为导电剂、增强材料、导热剂在产业界具有广阔的运用场景, 形成了较为广阔的市场.增强材料：碳纳米管具有与金刚石相当的硬度、较好的柔韧性. 同时其长径比很高, 非常适合作为“超级纤维”. 若以其他工程材料作为基体, 掺杂碳纳米管形成复合材料, 可广泛运用于航空航天、国防军工等高精尖领域.润滑添加剂：将碳纳米管添加到润滑油中, 纳米微粒能分布在摩擦界面起到微轴承的作用, 进一步改善润滑性能, 减小摩擦.防腐剂：碳纳米管微观结构具有强化学稳定性, 能够掺杂在涂料里达到防腐效果, 减少因腐蚀带来的损失.不同导电剂的微观结构各不相同, 按包覆的接触面积来分, 可以大致分为点接触（如炭黑、导电石墨）、线接触（碳纳米管、碳纤维）和面接触（石墨烯）. 接触面积越大, 导电能力越好, 但其生产工艺更加复杂, 成本也更高. 碳纳米管的线接触实际上就是在活性物质的微粒上搭上“导电桥”, 因此导电效果更好.碳纳米管最显著的优点来自于导电性能优异, 从而满足导电性要求下, 其添加量可以更小从而提升活性物质含量. 研究发现, 碳纳米管与其他材料如石墨烯混合时, 导电性能更加优异. 碳纳米管电化学阻抗为49.4, 仅有传统材料炭黑SP的一半. 采用与石墨烯混合阻抗更是降至22.8.不同导电剂的性能对比导电剂添加量为正极或负极重量的1%-3%. 炭黑在正极材料中的添加量一般为3%左右, 而碳纳米管、石墨烯等新型导电剂的添加量可降低至0.5%~1%左右, 达到同样的导电效果, 碳纳米管的用量仅为炭黑的1/6~1/2. 2018年传统炭黑导电剂（SP）为5.0-6.5万元/吨, 而碳纳米管导电剂价格为45-55万元/吨, 单价为炭黑单价的10倍. 但由于掺杂量较小, 落实到单位成本, 碳纳米管仅是炭黑单位成本的1.7-5倍. 由于导电剂成本在锂电池中占比较小, 牺牲部分小成本而获得材料克容量增大、循环性能更好等优势成为下游锂电池厂商的权衡考虑.不同导电剂的价格对比2018年由于技术升级, 高端产品迭代, 价格与17年基本持平. 由于中国对于碳纳米管导电剂的运用十分广泛, 导电剂行业整体的国产化率已由2014年13%上升至2018年31%. 国产化材料具有的成本优势有望助力国内碳纳米管的价格进一步下降, 竞争力获得提升.2014-2018年中国锂电池导电剂国产化率炭黑是黑色粉末状物质, 由含碳物质（主要为煤焦油）在空气不足的条件下经不完全燃烧生成. 按照用途炭黑可分为橡胶用炭黑、色素用炭黑、导电炭黑和专用炭黑, 其中橡胶用炭黑又可分为轮胎用炭黑和其他橡胶用炭黑. 橡胶用炭黑用量约占总用量的90%, 而导电炭黑则在其中占比不足5%. 因此炭黑的价格主要受到下游橡胶行业的需求和上游煤焦油价格的影响, 短期内降价幅度不大. 因此随着碳纳米管的技术成熟, 与替代品中的价差缩小使得碳纳米管逐渐占据优势.碳纳米管具有导电性能优越, 添加量小, 提升压实密度等优点, 随着技术逐渐成熟, 成本逐渐可控. 2018年全球碳纳米管导电浆料市场出货量为3.44万吨, 同比增长25.9%, 国内2018年碳纳米管导电浆料市场出货量为3.25万吨（含CNT/石墨烯复合浆料, 纯碳纳米管导电浆料2018年出货量2.85万吨）, 同比增长26.3%. 导电剂中碳纳米管占比由2014年的14%快速上升至2018年的32%.2014-2018年全球碳纳米管导电浆料出货量2014-2018年导电剂中碳纳米管占比二、导电剂市场世界主要国家均在大力发展新能源汽车产业, 并限制燃油车的销售. 世界各国各地均提出了燃油车停售时间表, 欧洲国家如荷兰、挪威最为严格, 禁售时间为2025年, 距今只剩5年半时间, 挪威作为电动汽车先驱国家更是将非电动汽车全部禁售.2018年, 全球动力电池出货量为107GWh, 同比增长55.1%. 其中, 中国动力电池出货量达65GWh, 同比增长46%, 十二五期间（2015-2018）三年复合增长率达到62%.2014-2018年国内动力电池装机量受动力电池驱动, 2018年全球碳纳米管导电浆料用于动力锂电池的产值同比增长21.2%至8.8亿元. 预计到2023年, 中国动力锂电池用碳纳米管导电浆料市场产值将超过30亿元, 未来5年复合平均增长率达到32.2%.2014-2021年动力锂电池用碳纳米管产值及预测作为较为成熟市场, 消费电池出货量高位稳定. 2018年全球数码电池出货量同比下滑10.7%至68.3GWh. 国内2018年数码电池出货量为31.8GWh, 同比下降2.2%. 但随着5G时代的到来, 手机、虚拟现实设备、无人机等等领域都有增长点. 碳纳米管应用在数码电池的增长较为平稳.2014-2018年全球数码电池装机量2014-2018年国内数码电池装机量未来5年全球碳纳米管导电浆料需求量将保持40.8%的年复合增长率, 2021年需求量达10.82万吨, 若按照目前4万元/吨的价格计算, 3年后到市场空间达到43.3亿元, 是目前13.8亿空间的的3.14倍.2014-2023年全球碳纳米管导电浆料需求量预测三、应用场景提升电池的能量密度一直是产业界最为关心的问题. 短期内, 它与补贴政策息息相关, 长期角度, 它是实现传统燃油车替代的关键. 锂电池系统具有“木桶效应”, 其能量密度提升的瓶颈在于正极材料, 目前整体能量密度限制在200-240Wh/kg左右.由于硅原子的加入大大降低了导电性, 因此硅碳负极与目前的正极材料一样必须加入导电剂. 目前碳纳米管导电浆料在硅基负极中表现出良好的性能：1）优异的导电性弥补了硅原子带来的不足. 2）硅碳负极需要解决热膨胀问题才可使用, 因此其束缚结构稳定性至关重要, 而碳纳米管具有很好的化学稳定性. 3）极大的比表面积可以有效的缓解硅基负极在锂离子脱嵌过程中硅材料结构的坍塌.2018年全球硅碳负极出货量达到1.75万吨, 同比增长52.2%. 主要受到松下-特斯拉体系的强势驱动. 国内硅碳负极出货量为5440吨, 同比增长2.3倍, 占负极材料比例为2.8%. 随着特斯拉中国工厂建成, 加上国内主流动力企业如比亚迪对于硅碳的进一步重视, 我们预计硅碳负极出货量增速将保持高位.国内负极材料类型构成碳纳米管行业目前处于飞速发展阶段, 2018年市场空间在10亿元左右. 而纳米化工具有较高的技术要求, 进入壁垒较高. 高壁垒的小市场造成了目前的市场格局——玩家较少, 集中度较高. 2018年按出货量统计, 出货量第一的公司为天奈科技, 市占率达到30%. 前五大公司为天奈科技、三顺纳米、集越纳米、青岛昊鑫和德方纳米, TOP5所占市占率达到88%. 按市值统计与按出货量统计的结果无太大区别, 天纳科技面向高端市场, 按产值的市场空间进一步增大至34%.碳纳米管的下游客户主要是锂电池厂商, 锂电池行业也具有较高的集中度, 导致碳纳米管企业的客户集中度处于较高的水平.。

导电剂形貌对锂离子电池倍率性能的影响

图１两类导电剂及添加相应导电剂正极的ＳＥＭ图
２．２电池电化学性能
表 1 是两类电池首次平均充放电比容量及平均内阻。由表可知，电池 A 的内阻为 44 mΩ，而电池 B 的内阻为 40 mΩ，电池内阻大约下降了 10%。这是由于正极活性物质的电导率很低(～10－5 S/cm)[4]，电极主要靠导电剂传递电子，导电剂颗粒之间的接触及由导电剂颗粒形成的导电网络的完整性对极片电子导电性能有很大影响。KS-6 的颗粒尺寸比较大，颗粒之间的接触点数目较少，电极中导电网络的完整性较差，因而电极极片的电子导电性能较低[7]。以 KS-6 为导电剂的电池 A 首次充放电比容量分别为 109.9、87.48 mAh/g；以 Super-P 为导电剂的电池 B 首次充放电比容量分别为 113.2、89.09 mAh/g，与前者相比，首次充放电比容量稍有提高。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｇｅｎｔｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｉｎｐｏｓｉｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｏｎｔｈｅｒａｔｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＬｉ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｃｅｌｌｕｓｉｎｇｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋａｓｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｇｅｎｔｉｎｐｏｓｉｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｈａｄｇｏｏｄｒａｔｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ａｔｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｒａｔｅｏｆ１５Ｃ，ｔｈｅｃｅｌｌｓｓｔｉｌｌｈｅｌｄ８４．３％ｏｆｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｓｈｏｗｎａｔｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｒａｔｅｏｆ１Ｃ．Ｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆｃｅｌｌｓｗｉｔｈｇｒａｐｈｉｔｅａｓｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｇｅｎｔｉｎｐｏｓｉｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｄｒｏｐｐｅｄｓｔｅｅｐｌｙａｓｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｕｒｒｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙａｔ１５Ｃｒａｔｅｓｏｎｌｙｈｅｌｄ２１．８％ｏｆｔｈａｔａｔ１Ｃｒａｔｅ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｗａｓｔｈａｔｔｈｅｆｌａｋｅ－ｓｈａｐｅｏｆｇｒａｐｈｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｉｎｄｕｃｅｄｔｈｅｔｏｒｔｕｏｓｉｔｙｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｇｒｅａｔｌｙ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｏｎｔｏｒｔｕｏｓｉｔｙｗａｓｖｅｒｙｓｌｉｇｈｔｄｕｅｔｏｉｔｓｓｐｈｅｒｉｃｓｈａｐｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｇｅｎｔ；ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ；Ｌｉ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ；ｒａｔｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ

不同导电材料对聚乙烯导电性能的影响

3.3 导电性分析
14 12 10 13 12.7 12 12.8 12.4 11.6 12.3 10.1 9.5 10.4 8 6.4 8.6 6.2 4.1 石墨/聚乙烯的电阻率镀镍石墨/聚乙烯电阻率镀铜石墨/聚乙烯电阻率
lgp/ Ω .cm
8 6 4 2 0 15 20 25 炭黑含量/% 30
35
图2三种导电填料对材料电性能的影响
由图可得，三种导电填料填充的复合材料中 ,导电性优劣的顺序为:镀铜石墨>镀镍石墨>石墨。随着石墨、镀铜石墨、镀镍石墨含量的增加 ,复合材料的体积电阻 Rv 下降 ,但体积电阻不是随着石墨、镀铜石墨、镀镍石墨含量的增加成比例地下降。
谢谢观赏！
3.2 抗拉强度分析
表3和表4分别为石墨、镀铜石墨含量对材料力学性能的影响
石墨含量/份拉伸强度/MPa 5 10.61 10 9.87 15 11.26 20 11.48 25 11.56 30 11.72 35 11.94
断裂伸长率/%
320
132
80
60
46
32
18
镀铜石墨含量/份拉伸强度/Mpa 断裂伸长率/%
35
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.15
表2 镀铜炭黑/聚乙烯复合材料熔融指数的测定
炭黑含量(％) 样条1(g) 样条2(g) 样条3(g) 样条4(g) 样条5(g) 熔融指数（g/10min） 0 5 0.08 0.08 0.06 0.05 0.08 0.08 0.06 0,08 0.06 1.2 0.06
搅拌速度100 r／min，时间60 min。复合表面活性剂1g。采用去离子水配制溶液，施镀过程中pH 降低时，可用氨水调整。

电解质对比分析

表4 常用电解质对比分析表5 部分电解液体系构成表图表国外主要电解液企业产量图表国内主要锂离子电池电解液厂商产能统计图表我国主要电解液企业投资情况国内六氟磷酸锂产能及预测图表2012年全球主要六氟磷酸锂厂商及其产能统计与电池有关的一些基本概念(1) 一次电池(primary battery)：只能进行一次放电的电池，不能进行充电而再利用。

(2) 二次电池(secondary battery)：可反复进行充电放电而多次使用的电池，也叫作蓄电池或充电电池。

(3) 蓄电池(secondary/rechargeable battery)：见上二次电池。

(4) 充电电池(rechargeable battery)：见上二次电池。

(5) 正极(positive electrode)：放电时，电子从外部电路流入电位较高的电极。

此时除称为正极外，由于发生还原反应，也可以成为阴极(cathode)；而在充电时，则不能成为阴极，因为此时发生的是氧化反应，而应成为阳极(anode)(6) 嵌入(intercalate/insert)：锂进入到正极材料的过程。

(7) 脱嵌(deintercalate/remove)：锂从正极材料中出来的过程。

(8) 负极(negative electrode)：放电时，电子从外部电路流出、电位较低的电极。

此时除称为负极外，由于发生氧化反应，也可以成为阳极(anode)；而在充电时，则不能成为阳极，因为此时发生的是氧化反应，而应成为阴极(cathode)。

(9) 插入(intercalate/insert/store)：锂进入到负极材料的过程。

(10) 脱插(deintercalate/remove)：锂从负极材料中出来的过程。

(11) 标称电压(nominal voltage)：电池0.2C放电时全过程的平均电压。

(12) 标称容量(nominal capacity)：电池0.2C放电时的放电容量。