锂离子电池导电剂简介

导电碳黑（CF） DBP值：100～160ml/100g 炭
超导电碳黑（SCF）DBP值：160～260ml/100g
黑 粉
特导电碳黑（XCF）DBP值：300～350ml/100g 末
二、炭黑类导电剂
2.2 炭黑的导电机理
n 炭黑颗粒的粒径小，比表面积大
、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
（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。
n 正极活性材料多为过渡金属氧化物或者过渡金属磷酸盐，它们是半导体 或者绝缘体，导电性较差，必须要加入导电剂来改善导电性；负极石墨 材料的导电性稍好，但是在多次充放电中，石墨材料的膨胀收缩，使石 墨颗粒间的接触减少，间隙增大，甚至有些脱离集电极，成为死的活性 材料，不再参与电极反应，所以也需要加入导电剂保持循环过程中的负 极材料导电性的稳定。但是相对于正极、负极的活性材料而言，导电剂 在电极中的含量一般比较低。
锂离子电池的工作原理示意图
一、导电剂概述
1.2 导电剂简介
n 从工作原理可知，正常的充放电过程，需要锂离子、电子的共同参与， 这就要求锂离子电池的电极必须是离子和电子的混合导体，电极反应也 只能够发生在电解液、导电剂、活性材料的接合处。然而事实上，锂离 子电池的正极、负极活性材料的导电性都不尽如人意。
SUPER P Li（简称SP） n SP是一款类炉黑法（MMM法制备）的导电炭黑，是由 D50为40nm左右的原生粒子（一次结构）团聚成 150~200nm的原生聚集体（二次结构），再通过软团聚和 人工压缩等后续加工而成，整体呈葡萄球链装；
SP的SEM（支链状） SP的TEM
二、炭黑类导电剂
n 作用： 小颗粒导电碳黑，在正负极中均可用，完全没有储 锂功能，只起导电作用；
二、炭黑类导电剂
2.5 炭黑的优缺点
Ø 优点：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。
Ø 缺点：比表面较大导致分散困难、具有较强的吸油性。 措施：通过改善活物质、导电剂的混料工艺来提高其分 散性，并将炭黑量控制在一定范围内（通常是 1.5%以下）。
炭黑类导电剂一般关注：一次粒径、聚集态、BET、吸油值几个方面；
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
各类导电剂通过吸收和保持电解液，为锂离子电池充放电过程 中提供更多的电解液界面，间接的起到减少电化学极化的目的； 决定因素：吸油值（OAN值或DBP值）。
目录
1
Fra Baidu bibliotek
导电剂概述
2
炭黑类导电剂
3
石墨类导电剂
4
纤维类、纳米管类导电剂
5
石墨烯导电剂
6
导电剂未来发展
一、导电剂概述
1.1 锂离子电池工作原理
n 充电过程中，Li+由正极 通过电解液迁移到负极 ；放电过程与之相反， Li+由负极通过电解液迁 移到正极。锂离子电池 在充放电过程中，Li+往 返于正负极之间，所以 人们形象地称之为“摇 椅”电池或“羽毛球” 电池。
n 炭黑的结构性是以碳黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。常用 吸油值表示结构性，吸油值越大，碳黑结构性越高，容易形成空间网络 通道，而且不易破坏。高结构碳黑颗粒细，网状链堆积紧密，比表面积 大，单位质量颗粒多，有利于在电极中形成链式导电结构。
炭黑吸油值（DBP值 ）
在规定的试验条件下，100g 炭黑吸收邻苯二甲酸二丁酯(DBP，di-nbutyl phthalate) 的体积数 (cm3) 。用来表征炭黑的聚集程度。DBP值可 以计算炭黑聚集体之间的 空隙体积，故是炭黑聚集和附聚程度的量度 。 影响因素：吸油值与粉料颗料间的空隙、粒子的表面性能及粉体的比表面积有关。 Ø 颗料呈聚集态时，颗料间的空隙较大，粉体的吸油值越大。 Ø 粒子表面的亲水亲油性对吸油值影响很大，亲油性高时，吸油值大。 Ø 粒子的比表面积越大，吸油值越大。粉体越细，吸油值越大。 Ø 相同的导电剂添加量，吸油值越大，导电值越大。
导电网络。其与活性物质是点-
点接触。在电池中也可起到吸液
保液作用；
2.3 炭黑的性质
Ø 粒径小
Ø 比表面积大
炭黑 Super P，刚性纳米颗粒 rigid 点与点接触，point-to-point
Ø 导电性能好
Ø 在电池中它可以起到吸液保液的作用
Ø 表面洁净（化合物少）
Ø 结构高
二、炭黑类导电剂
2.4 炭黑的结构性
目前，几乎所有的导电剂都有以上两类导电性，炭黑类导 电剂更倾向于提供锂离子导电性，石墨类更倾向于提供电子导 电性，纤维类/碳管类导电剂两者导电性均不错。
一、导电剂概述
1.4 导电剂加入目的
Ø 导电剂的首要作用是提高电子电导率。导电剂在具活性物质之间、 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，提高锂电池中电子的迁移速率，降低电池极化。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，从而提高锂电 池的使用寿命。
1.5 导电剂的分类
二、炭黑类导电剂
2.1 炭黑简介
n 炭黑是一种黑色粉末状的无定型碳。炭黑是由球状或链状粒子 聚积而成的，内部是含有直径3~500nm的微结晶结构，可以和 各种游离基反应。
n 炭黑包括：工业炉黑、槽黑、热烈黑、高温石墨化炭黑，乙炔 黑等；普通碳黑本身就具有一定的导电能力，DBP值一般在30 ～80ml/100g。导电碳黑是一个统称，它泛指导电能力强于普 通炭黑、色素炭黑的特殊炭黑品种。碳黑按其导电性能可分为 如下三类：（以DBP衡量）
2.6 常见炭黑类导电剂
n 常见的导电炭黑的生产厂家有：比利时M.M.M公司Ensaco250G 、350G系列，瑞士特密高Timcal 公司SuperS、SuperP系列， 日本科琴黑Kejen blackEC、Kejen blackECP系列，日本三菱 3050系列，国产中橡v7系列等。
二、炭黑类导电剂