锂离子电池的碳导电添加剂
锂离子电池的碳导电添加剂(Timical).pdf
Carbon Conductive Additives for Lithium Ion Batteries锂离子电池的碳导电添加剂Michael E. Spahr, Ye BingCIBF2005, April 3rd, 2005Outline大纲CIBF2005, April 3rd, 2005Carbon conductive additives碳导电添加剂CIBF2005, April 3rd, 2005碳导电剂的影响CIBF2005, April 3rd, 2005碳导电剂的影响CIBF2005, April 3rd, 2005CIBF2005, April 3rd, 2005CIBF2005, April 3rd, 2005Graphite material properties石墨性能CIBF2005, April 3rd, 2005CIBF2005, April 3rd , 2005c/2=.3354 nm 0a=0.246 nml=0.1421 nmABAP r i s m a t i c S u r f a c eBasal Plane Surface HexagonalCIBF2005, April 3rd, 2005Graphite material properties石墨性能CIBF2005, April 3rd, 2005Graphite conductive additives-positive electrode 正极石墨导电剂CIBF2005, April 3rd, 2005负极石墨导电剂CIBF2005, April 3rd, 2005负极石墨导电剂CIBF2005, April 3rd, 2005负极石墨导电剂CIBF2005, April 3rd, 2005负极石墨导电剂CIBF2005, April 3rd, 2005Graphite conductive additives -electrode processing 石墨导电剂-电极加工CIBF2005, April 3rd, 2005Graphite conductive additives –electrode processing 石墨导电剂-电极加工CIBF2005, April 3rd, 2005Graphite conductive additives –specialities 石墨导电剂-特种产品CIBF2005, April 3rd, 2005Carbon black manufacturing process碳黑制造过程CIBF2005, April 3rd, 2005CIBF2005, April 3rd, 2005CIBF2005, April 3rd, 2005CIBF2005, April 3rd, 2005碳黑的形态学特点CIBF2005, April 3rd, 2005碳黑的形态学特点CIBF2005, April 3rd, 2005碳黑的形态学特点CIBF2005, April 3rd, 2005碳黑的形态学特点CIBF2005, April 3rd, 2005碳黑的形态学特点CIBF2005, April 3rd, 2005碳黑的形态学特点CIBF2005, April 3rd, 2005CIBF2005, April 3rd , 2005碳黑的形态学特点Crystallite Edges 晶体边 Graphitic 石墨面 Planes Amorphous Carbon 无定型碳 Slit Shaped Cavities 裂口空隙 I II III IVCarbon black purity碳黑纯度CIBF2005, April 3rd, 2005CIBF2005, April 3rd, 2005CIBF2005, April 3rd, 2005Problems associated with highly structured carbon black 高结构碳黑的问题CIBF2005, April 3rd, 2005Structure degradation by high shear energy 高剪切下的结构降低CIBF2005, April 3rd, 2005200 nmSUPER TM P TIMREX®KS4CIBF2005, April 3rd, 2005CIBF2005, April 3rd, 2005CIBF2005, April 3rd, 2005Conclusions结论CIBF2005, April 3rd, 2005Morphological carbon black properties碳黑形态学特点CIBF2005, April 3rd, 2005Properties of typical conductive carbon black 典型导电碳黑的特点CIBF2005, April 3rd, 2005Acknowledgments感谢CIBF2005, April 3rd, 2005。
影响锂离子电池高倍率充放电性能的因素
影响锂离子电池高倍率充放电性能的因素由技术编辑archive1 于星期四, 2014-10-16 13:51 发表影响锂离子电池高倍率充放性能的因素很多，包括电池设计、电极组装、电极材料的结构、尺寸、电极表面电阻以及电解质的传导能力和稳定性等。
为了探究其原因和机理，本文主要从正极、负极和电解质材料三方面对它们在高倍率充放电时各自的影响因素进行了综述和分析，并讨论了利于高倍率充放的电极和电解质材料的发展方向。
锂离子电池具有工作电压高、比能量大、无记忆效应且对环境友好等优点，广泛应用于手机、相机、笔记本电脑等小型电器的同时，在电动车、卫星、战斗机等大型电动设备方面的应用也备受青睐[1-2]。
美国Lawrence LiVermore 国家实验室早在1993 年就对日本SONY 公司的20500 型锂离子电池进行了全面的技术分析,考察其用于卫星的可能性[3]；我国中科院物理所也早在1994 年承担福特基金项目时就开始了动力型锂离子电池的研发[4]；国内外一些知名企业进行了动力型锂离子电池的研制和生产，如德国瓦尔塔公司研发的方型锂离子电池，容量为60 Ah，比能量为115 Wh/kg，日本索尼公司生产的高功率型锂离子电池80%DOD 的比功率高达800 W/kg [5]，国内深圳的比亚迪、雷天、天津力神、河南金龙、湖南晶鑫等公司也研制生产出容量在10 Ah 以上的动力型锂离子电池。
尽管在全世界科技和工业界的共同努力下，动力型锂离子电池的研发和生产已取得了长足进展，并逐步走上了实用的轨道，但其价格较高，而且循环性能、安全性能及其高倍率充放电性能都有待于进一步提高(如目前锂离子电池用于电动车时，其动力仍不能与传统燃油机的动力相比，这影响着电动车的行程、最高时速、加速性能及爬坡性能等)。
为了动力型锂离子电池更快的发展，有必要对其高倍率性能的影响因素进行系统研究和分析，找出根本原因。
锂离子电池的高倍率充放性能与锂离子在电极、电解质以及它们界面处的迁移能力息息相关，一切影响锂离子迁移速度的因素都必将影响电池高倍率充放性能。
锂离子电池导电剂的相关研究
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。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。
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cycle容量就 已经衰减到了90%以下，但在接近25次时 容量有个陡升的过程
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➢通过自己的实验，得出了以下结论：
颗粒状双组分导电剂比单组分导电剂具有更好的综合性能 ➢下一步实验计划：
研究纤维状导电剂是否适宜单独用于电池导电剂，以及是否适宜 和颗粒状导电剂形成多组分导电剂用于电池导电剂。
锂离子电池导电剂的相关研究
1
导电剂研究的必要性
导电剂作为锂离子电池的重要组成部分，很大程度地影响 着锂离子电池的性能，锰氧化物，磷酸盐等材料。这些材 料的电导率都很低，但还要保持良好的大倍率充放电特性、 较长的使用寿命，这正是目前动力锂离子电池工业所面临 的一个巨大挑战。作为锂离子电池重要组成部分的导电剂， 对改善电池性能有着重要的作用。能够提高充放电倍率、 循环稳定性的新型导电剂的研究开发，已经成了锂离子电 池研究的一个重要课题。
，LiCoO2 复合电极要保持好的大倍率充放电性能和循环稳定性，碳黑 的添加量要高达10(wt)%。两种正极材料随着充放电倍率的增大，比 容量都有较大程度的降低，原因是复合电极的极化导致了充电不完全 ，而极化很大程度上归因于导电性差，电子不能迅速转移，LiCoO2 复 合电极要保持大倍率充放电性能需要较多的碳黑。
锂离子电池电解液添加剂详细参数
锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液添加剂物性数据锂离子电池电解液之电解质物性数据密度（g/mL at 25℃）1.50 0.8522.428g/cm3电导率1mol/L LiDFOB/EC:DMC(1:1)＝8.6ms/cmF19-NMR: 10.4ppm ；B11-NMR:-15.7ppm ；C13-NMR: 164.7ppmSpectroscopic Properties：δ11B=7.6ppm；δ13C=159.1ppm粘度（40℃）介电常数外观白色粉末/无色结晶白色至灰色结晶或结晶粉末白色粉末无色结晶EtrNBF4 white powder or crystallicpowder特性有毒，保质12月吸湿性强，遇水易分解，白色结晶，溶于水，易溶有机脂类，遇空气易分解。
具有吸湿性具有吸湿性易溶于水,乙醇,乙醚及丙酮.溶解度：60g/100gH2O(25℃), 150g/100gH2O(89℃)TetraethylammoniumTetrafluoraborate见附注。
用途锂离子电池的电解液white powder or crystalline powder见附注包装与贮存包装在氟化塑料瓶内，外加铝塑复合袋充氩气。
只密封、干燥、防潮。
能在干燥环境下使用操作（如环境水分小于20ppm的手套箱内）,拆封后也应密封存放在干燥手套箱中。
密封、干燥、防潮。
the product should be handledin dry atmosphere (glove box,dry room with max.20ppm H2O)附注：LiBOB is a new and proprietary conductive salt for the use in high performance batteries like lithium batteries, lithium ion batteries and lithium polymer batteries. The new halide-free product may be used instead of traditional fluorinated compounds like LiPF6, LiBF4, Li-triflate, methanides, imides etc.Stability：decomposition>300℃；hygroscopic；decomposes slowly on contact with water under formation of oxalic acid, boric acid and lithium oxalates 。
氧化锆微珠在锂电池中的应用
氧化锆微珠在锂电池中的应用
氧化锆微珠在锂电池中的应用主要包括以下几个方面：
1. 作为电解质添加剂：氧化锆微珠可以作为锂离子电池电解质中的添加剂，改善电解质的导电性能和稳定性。
它可以提高电池的循环寿命和功率性能，并减少电池的内阻。
2. 作为阳极材料添加剂：在某些情况下，氧化锆微珠还可以用作锂离子电池阳极材料的添加剂。
通过将氧化锆微珠添加到阳极材料中，可以改善锂离子的扩散速率和稳定性，提高电池的循环寿命和容量保持率。
3. 作为纳米导电剂：氧化锆微珠具有优异的电导性能和良好的热稳定性，因此可以用作纳米导电剂。
它可以被添加到锂离子电池的电极材料中，以增强电极的导电性能，从而提高电池的功率输出和充放电速度。
4. 作为抛光剂和杂质吸附剂：氧化锆微珠还可以用作锂离子电池中的抛光剂和杂质吸附剂。
它可以通过表面化学反应去除电极表面的杂质和污染物，从而改善电极的电化学活性和循环性能。
总之，氧化锆微珠在锂电池中具有优异的电导性能、热稳定性和化学稳定性，可以被广泛应用于电解质和电极材料中，以提高锂离子电池的性能和循环寿命。
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
Hale Waihona Puke 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
目录
1
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。
（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。
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
锂离子电池碳负极材料
锂离子电池碳负极材料锂离子电池是一种重要的电池技术，广泛应用于移动通信、笔记本电脑、电动车、储能系统等领域。
其负极材料是电池的重要组成部分，直接影响电池的性能和寿命。
传统的锂离子电池负极采用石墨材料，但随着电动汽车市场的发展和储能系统的普及，石墨的特性已经不能满足新的需求，因此研究新型的有机和无机材料已成为研究热点之一。
碳材料是当前最有前途的锂离子电池负极材料之一。
碳负极材料具有高比表面积、良好的导电性和化学稳定性等特点，能够实现电荷输运、储存锂离子和保持电池循环性能。
现有的碳负极材料主要包括天然石墨、人工石墨、硬碳和软碳等，其中，天然石墨和人工石墨是最常用的碳负极材料。
然而，石墨材料存在材料性能不一致、制备难度大、成本高等问题，因此探索新型的碳负极材料已成为研究热点。
目前，碳纳米管、石墨烯、多孔碳等无机碳材料以及硼氮化物、葡萄糖、纤维素等有机碳材料被广泛研究，其中，碳纳米管和石墨烯因具有高比表面积和导电性能优良而备受关注。
碳纳米管具有极高的比表面积和导电性能，可以提高储能效率和电容量，但其制备成本和生产规模还需要进一步提高；石墨烯可以实现锂离子快速储存和释放，同时具有卓越的导电性能和稳定性，但其还未达到大规模商业应用的水平。
除无机碳材料外，有机碳材料也备受关注。
硼氮化物是一种新型碳负极材料，具有可控的孔径和化学活性，可以在电化学储能中提供高性能。
葡萄糖和纤维素等生物质碳材料具有低成本、可再生等诸多优点，可以被用作下一代电池负极材料。
在现有的碳负极材料中，石墨烯和多孔碳的性能具有很大发展潜力，有望成为下一代电池负极材料的主流选择。
同时，应加强对有机碳材料的研究，探索其在电池负极中的应用潜力。
随着科学技术的不断发展，有望实现碳材料在锂离子电池中的广泛应用，推动电池产业的进一步发展。
石墨烯在锂离子电池中的应用
220管理及其他M anagement and other石墨烯在锂离子电池中的应用唐 佳（宁德新能源科技有限公司，福建 宁德 352100）摘 要：本文介绍了石墨烯在锂离子电池中的应用，石墨烯作为新型碳材料既可取代石墨负极以提升负极材料的克容量，又可作为导电剂提升正极材料的导电性，也可作为添加剂改善Li-S 等新型电池的膨胀等问题，本文还对石墨烯未来的应用进行了展望。
关键词：石墨烯；锂离子电池；导电剂；添加剂中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）13-0220-2收稿日期：2020-07作者简介：唐佳，女，生于1988年，汉族，湖南衡阳人，博士研究生，工程师，研究方向：负极材料。
1 介绍石墨烯是目前已知最薄和最坚硬的纳米材料。
其强度是钢铁的20倍，且拉伸20%不断裂。
石墨烯的热导性高于碳纳米管和金刚石，其数值高达5300W/m·K。
在常温下，它的电子迁移率高于碳纳米管和硅，其迁移率大于15000cm2/V·s，并且其阻抗只有10-8Ω·m，是世界上阻抗最低的材料。
石墨烯优异的电子迁移率和极低的阻抗为其在锂离子电池中应用提供了可能。
因此，石墨烯在锂离子电池中的应用备受关注[1-3]。
2 石墨烯在负极中的应用石墨烯拥有巨大的比表面积和优异的电性能是其可作为锂离子电池负极材料的关键之一。
锂电池负极材料的主要种类有天然石墨，人造石墨，中间相炭微球及其他类型，其成本约占电芯成本的15%。
是石墨类结构由于其高导电性、稳定的层状结构、锂离子脱嵌性能好等优势成为了首先被应用于锂离子电池的碳负极材料。
但其理论比容量仅为372mAh/g [4]。
而石墨烯除了与石墨相同的层间嵌锂外，由于其巨大的表面积还可以实现锂离子在石墨烯片层两端嵌锂，因此被认为石墨烯的理论容量为740mAh/g，为传统石墨材料的两倍[5]。
Yoo E [6]等以氧化还原法制备石墨烯用于锂离子电池负极材料，实验结果显示首次循环的比容量为540mAh/g，相较石墨容量有明显的提升。
锂电池导电剂介绍carbon additives for Li 2005
3. Electrode manufacturing process (slurry preparation)电极生产过程(制浆) - dispersibility in the liquid media分散在液体介质中 - viscosity control of the slurry (solvent absorption)浆料的粘度控制
r [W*cm]
1 Resistivity level of the electrode material电极的导电
Percolation curve 渗透曲线
Slope 斜率 Ultimate resistivity level最终的电阻率
0.1510 Nhomakorabea15
vol.% C
Limits for thin film electrodes, but suitable for material comparisons 对薄膜电极有局限性,但适用材料的比较
CIBF2005, April 3rd, 2005
Graphite manufacturing process石墨生产过程 Primary synthetic graphite原生石墨
Carbon precursor 碳前体
selection, crushing Mixing,筛选,粉碎,和混合
Natural graphite天然石墨
Graphite material properties石墨性能
Graphite porosity
10 8 Vads. [[cm3]] 6 4 2 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Pressure [p/760 Torr]
锂离子电池非水电解液导电添加剂
漳州师范学 院学报 （ 自然科学版 ）
非水电解液是锂离子电池的重要组成部分，它是电池 中锂离子传导电荷的介质 ，电池工作 电流的大小
锂电池导电剂的作用、原理、种类及应用展望详解
锂电池导电剂的作用、原理、种类及应用展望详解作为锂离子电池的重要组成部分的导电剂，虽然其在电池中所占的份量较少，但很大程度地影响着锂离子电池的性能，对改善电池循环性能、容量发挥、倍率性能等有着很重要的作用。
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。
石墨烯材料如今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。
一、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。
二、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。
锂离子电池主要应用的几类导电剂：导电炭黑Super-P Li，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。
1、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。
锂离子电池的碳导电添加剂(2005-广州)
crushing, grinding, Flotation,粉碎,研磨,浮选
Raw material mix初混物 Graphitization石墨化
Raw graphite (max. 98 % C)初产品
thermal/chemical Purification热/化学纯化
Texture/ Porosity质地/多孔性
Properties性能
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Graphite material properties石墨性能 Graphite crystal structure石墨的晶体结构
Basal Plane Surface
A
A
Prismatic Surface
Graphite porosity
10 8 Vads. [[cm3]] 6 4 2 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Pressure [p/760 Torr]
N2-adsorption N2-desorption
Type III-isotherme III 型等温线
(Brunauer, Emmett, Teller)
CIBF2005, April 3rd, 2005
Graphite manufacturing process石墨生产过程 Primary synthetic graphite原生石墨
Carbon precursor 碳前体
selection, crushing Mixing,筛选,粉碎,和混合
Natural graphite天然石墨
(electrolyte retention and lithium ion transport rate in the electrode pores 电解液的保持和在电极孔中锂离子的传送速率)
碳基粉的用途
碳基粉的用途
碳基粉是一种高性能材料，具有一系列特殊的物理、化学和机械性质，在许多领域具有广泛的应用。
下面将介绍碳基粉在各领域的具体用途。
1. 电池材料
碳基粉主要用于锂离子电池材料中的导电性添加剂，这种电池具有无污染、高标准和高能量密度的特点。
碳基粉可增强电池的电导性和补偿电池正极材料的膨胀性。
2. 电子材料
碳基粉可用于半导体材料和防静电材料的制备中。
在半导体领域，碳基粉能够用于金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）和互补金属氧化物半导体（CMP）中，这两种材料广泛应用于微电子芯片。
3. 金属材料
碳基粉可以用于玻璃制造、陶瓷合金、金属涂层等领域的生产中。
此外，碳基粉可以增强合金的硬度、弹性模量和拉伸强度。
4. 压电材料
当在碳基粉中加入锆酸或钛酸盐等化学物质时，可以得到压电陶瓷材料。
这种材料在制造声波器件和振动传感器方面有广泛的应用。
5. 润滑剂
由于碳基粉的低摩擦系数和良好的耐磨性能，它被广泛应用于润滑剂生产中。
碳基油脂可以用于机械设备的润滑和防锈等方面。
6. 吸附剂
碳基粉的表面积很大，可以制造高效吸附剂。
例如，碳基活性炭可以用于水处理、空气净化、食品加工等领域。
7. 医疗领域
由碳基粉制造的人工关节和人工骨骼植入物可以用于骨折和骨缺损的修复。
碳基纤维可以用于血管的替代和修复。
总之，碳基粉在各个领域都有着重要的应用价值。
它的高性能和独特的特性，使其成为材料科学研究中不可或缺的一部分。
未来，随着科学技术的不断进步，碳基粉的应用领域将会更加广泛。
一种锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法与应用
锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法与应用
一、锂离子电池硅碳复合负极材料
锂离子电池硅碳复合负极材料是一种具有优异性能的电池负极材料，主要由硅颗粒、碳材料和导电剂等组成。
硅颗粒具有良好的电化学性能，能够提供较高的能量密度；碳材料具有良好的导电性和稳定性，能够提高电极的电化学性能；导电剂能够提高电极的导电性能。
二、制备方法
锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法包括以下步骤：
1. 将硅颗粒、碳材料和导电剂按照一定比例混合均匀；
2. 将混合物放入球磨机中球磨，以获得均匀的混合物；
3. 将混合物放入烘箱中烘干，以去除其中的水分；
4. 将烘干后的混合物进行压片处理，以获得具有一定形状和厚度的电极片；
5. 将电极片进行高温烧结处理，以使各组分充分结合在一起。
三、应用
锂离子电池硅碳复合负极材料具有优异的电化学性能和稳定性，因此在电动汽车、电动自行车、电动工具等领域具有广泛的应用前景。
同时，由于其高能量密度和长循环寿命等优点，也适用于大规模储能领域。
总之，锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法与应用具有广泛的应用前景和市场价值。
导电碳黑super p li 成分
导电碳黑super p li 成分
导电炭黑Super P Li是一种具有导电性能的炭黑材料，被广泛应用于锂离子电池领域。
其主要成分是纳米级的石墨颗粒和石墨烯片层，这使得它具有高导电性和优异的电化学反应活性。
作为一种添加剂，Super P Li可以与其他电极材料混合，如锂离子电池的负极材料石墨或锂离子电池的正极材料。
其导电性能能够显著提高电池的整体电导率，并增强其充放电能力。
此外，Super P Li还具有高纯度、高结构、高吸油值、高能量密度、高充放电速率、高循环稳定性、高可逆比容量、优化的电极孔状及密度等特性。
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[V] Potential vs. Li/Li
+
1.0 0.8 0.6
10 mm
0.4 0.2 0.0
0
100
200
300
400
1 M LiPF6 in EC/DMC 1:1 (w:w) 10 % PVDF binder
Specific Charge [mAh/g Carbon]
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TIMREX® SFG44
Polycrystalline particles 多晶颗粒
Isotropic properties 各向同性
1 mm CIBF2005, April 3rd, 2005
Anisotropic properties 各向异性
Graphite material properties石墨性能
400
Specific charge [mAh/g]
350 300 250 200 150 100 0
MCMB/SFG6
Li insertion + Li de-insertion 20 40 60
+
MCMB
Electrolyte: 1 M LiPF6 in EC/DMC (1:1) Binder: 10 % PVDF
U I
Cathode bar
I
B
0.8
0.6 0.4
0.2
0.0 4 5 6 7 8 9 10
石墨含量 [%]
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Graphite conductive additives - negative electrode 负极石墨导电剂 Graphite additives in the negative electrode石墨在负极中
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Graphite manufacturing process石墨生产过程 Primary synthetic graphite原生石墨
Carbon precursor 碳前体
selection, crushing Mixing,筛选,粉碎,和混合
Natural graphite天然石墨
Texture/ Porosity质地/多孔性
Properties性能
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Graphite material properties石墨性能 Graphite crystal structure石墨的晶体结构
Basal Plane Surface
A
A
Prismatic Surface
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Graphite conductive additives-positive electrode 正极石墨导电剂 球面电阻Pellet resistivity of LiCoO2
1.4 1.2 电阻 [W cm] 1.0
KS6 KS15 SFG15 MX15
KS-type SFG-type T-type SLM-type SLX-type NP-type
1 M LiPF6 in EC/DMC 1:1 (w:w) 10 % PVDF bi
8
10
12
14
16
2
18
20
Specific BET Surface Area [m /g]
Graphite porosity
10 8 Vads. [[cm3]] 6 4 2 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Pressure [p/760 Torr]
N2-adsorption N2-desorption
Type III-isotherme III 型等温线
(Brunauer, Emmett, Teller)
c=1.0072 nm
Rombohedral
l=0.1421 nm B c/2=.03354 nm
A
B
C
A
a=0.246 nm Hexagonal
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Graphite material properties石墨性能
Graphite texture
石墨质地
1. Introduction (介绍）
• Why carbon materials as conductive matrix? 为什么碳材料可以作为导电体
• Role of the carbon conductive matrix,碳导电体的作用 2. Graphite as conductive additive 石墨作为导电添加剂 3. Carbon black as conductive additive 碳黑作为导电添加剂
mesoporous material 间孔材料 Total graphite surface area 石墨表面积 • geometrical surface area • porosity
几何表面积 多孔性
• surface roughness
• surface defects
表面缺陷 表面粗糙度
2. Energy density optimization能量密度的最优化 • electrode density (compaction properties)电极密度(压实性) • electrolyte and polymer binder content (polymer/electrolyte absorption) • electrochemical and chemical side reactions (surface area)
Graphite conductive additives-negative electrode 负极石墨导电剂
Influence of the specific BET surface area比表面积的影响
26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
Irreversible Capacity [%]
4. Graphite or carbon black? 选择石墨还是碳黑
5. Conclusions 结论
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Carbon conductive additives 碳导电添加剂
1. primary synthetic and natural graphite powders原生合成和天然石墨粉 (Xylene density: 2.230-2.267 g cm-3, 二甲苯密度 graphite interlayer distance石墨层距 c/2: 0.3354-0.3360 nm) 2. conductive carbon blacks 导电碳黑
Carbon Conductive Additives for Lithium Ion Batteries 锂离子电池的碳导电添加剂
Michael E. Spahr, Ye Bing
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Carbon conductive additives for lithium ion batteries Outline 大纲
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Influence of the carbon conductive additive 碳导电剂的影响
1. Electrode impedance optimization电阻的最优化 Increase of the electronic conductivity增加导电性 (mathematically described by the Percolation Theory or the Effective Medium Theory渗透理论的数学描述)
Graphite manufacturing process石墨生产过程 Synthetic graphite合成石墨 Graphitization process石墨化过程 TIMREX® Coke
Temperature [1000°C] 1
2
3
0
50
100
150
200
TIMREX® Graphite
Advantages of carbon additives in electrochemical applications 碳导电添加剂在电化学应用中的优点
electrical conductivity 导电性 thermal conductivity (graphite in particular) 导热性(特别是石墨) non-toxic and environmentally begnin无毒环境友好 chemically inert化学稳定性 available in high quantity and purity高纯度 low weight 低重量 relatively low production costs 相对低的制造成本
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Influence of the carbon conductive additive 碳导电剂的影响
1. Electrode impedance optimization电极电阻的最优化
Increase of the ionic conductivity增加离子导电性
80
100
Cycle number
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Graphite conductive additives-negative electrode 负极石墨导电剂 Double function intercalation host双重功效嵌入主体