导电材料

如何保证电池内部的正极与负极互相不接触并 且之间还有充足的电解液给锂离子来回“游动” 呢？ 这就是通过锂离子电池中的一个关键材料— —隔膜来实现的。隔膜是关键的内层组件之一， 隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来， 防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质 离子通过的功能。 当手机商对隔膜材料质量控制不严或者工艺 缺陷，导致隔膜局部变薄，不能有效隔离正极 与负极，就会造成电池的安全问题。另一方面， 企业为提升电池的体积能量密度、延长手机电 池续航能力，而采用了更薄的隔膜材料。 该公司很有可能是同时从几家供应商采购电池， 质量难免有不合格。
金属以及金属氧化物／有机复合导电材料
金属及金属氧化物填充基体高分子材料形成的复合导电材料不仅 具有金属类材料的良好的导电性、磁性，还具有材料密度小、抗腐 蚀性强、易加工成型的特点。
2.2结构型高分子导电材料
结构型导电高分子材料是指高分子本身由于离子的跃迁、电子共 轭作用或者掺杂其他物质后拥有电导能力的高分子材料。国内外主 要的结构型导电材料有ＰＰＹ、聚乙炔、聚苯胺（ ＰＡｎ）等。 结构型高分子导电材料具有抗腐蚀、密度小、导电性好、 容易加工、 弹性较高等优点，可以用来生产电脑显示器、隐身高科技材料、太 阳能材料等领域，有广阔的发展前景。
一些目前常用的透明导电膜如下表所示，我们可以看出TCO占了其中大部分。这是因为TCO具有 离子性与适当的能隙，在化学上也相当稳定，所以成为透明导电膜的重要材料。
材料 SnO2:F Ag、TIN SnO2:F SnO2:F 用途 寒带建筑物低放射（low-E）玻 璃 热带建筑物低放射玻璃 太阳电池外表面 EC windows 性质需求 电浆波长≈2uM(增加阳光红外区穿透) 电浆波长≤1um(反射阳光红外区) 热稳定性、低成本 化学稳定性、高透光率、低成本
现如今，科学家正在积极开发具备柔韧伸展性的可穿戴光电设备，例 如能够持续监测人体血压的人体传感器。然而哪种材料能够成为开发这 些设备的最佳材料还尚未定论，虽然CNTs在柔性可穿戴电子设备的应用 方面展现出巨大的潜力，但也面临诸多挑战。 透明导电薄膜的市场预计到2025年 有望突破1.2亿美元。而目前，由于 ITO具有出色的导电性能，一直被用 来生产透明导电薄膜，但是ITO柔韧 性较差，不能够在柔性设备中适用。 研究人员正在试图寻找ITO的替代品 来生产TCFs材料，其中，碳纳米管 显示出巨大的潜力
目前离子系导电材料中应用最广泛的是锂离子、铁离子、钠离子等 导电材料。随着智能手机、数码相机、能源汽车等高科产品的快速发 展，国内外学者对锂离子导电材料的研究备受关注。 离子系导电材料的优点是稳定性较好、成本价格较低、导电性好、颜 色较浅，缺点是对环境污染严重、资源浪费、在使用过程中存在一定 的安全隐患。
ITO
ITO、Ag、Ag-Cu alloy SnO2 SnO2 SnO2 Ag、ITO
平面显示器用电极
除雾玻璃（冰箱、飞机、汽车） 烤箱玻璃 除静电玻璃 触控荧幕 电磁屏蔽（电脑、通讯设备）
易蚀刻性、低成膜温度、低电阻
成本低、耐久性、低电阻 高温稳定性、化学及Hale Waihona Puke Baidu械耐久性、低成本 化学及机械耐久性 耐久性、低成本 低电阻
近日，全球发生多起三星GalaxyNote7手机过热甚至爆炸事件，随后三星公司 宣布召回新款手机，并解释称：“公司已经进行了深入调查，发现手机电池存 在问题。”根据三星公司的数据显示，目前召回的250万台Note7手机中，有35 例爆炸案件，虽然这个数字感觉上相对高，但实际上还没达到普遍的程度。 “电池故障是极少发生的情况。” 电池在充电时，充电器的电流将正极中的锂离子赶了出来，这些锂离子经过 正极与负极之间的电解液“游”到负极中；而放电时，这些锂离子又从负极中 经过电解液“游”回正极中，为手机工作提供了电能。在这个过程中，正极与 负极一定不能直接接触，否则就会发生短路，造成电池的异常发热，甚至会导 致起火爆炸等危险。
金属氧化系电导材料的优点是化学稳定性好、颜色不深、成本适中等，缺点是不利于环境 保护、资源没有可持续化。
高分子导电材料
高分子导电材料可以用无机或有机物进行掺杂来提高材料的 电导率，方便加工成形、抗腐蚀等特点，在生活生产中应用 比较广泛。
2.1复合型导电高分子材料
复合型导电高分子材料是指常见的高分子材料与具有导电能力的物质 通过分散聚合、层积复合或填充复合等工艺过程制得。常见的制备方法 主要有：一种是把本身具有导电能力的高分子物质或者有亲水性的有机 物和高分子物质放在一起进行共混；二是把ＣＮＴｓ、石墨、碳黑等导 电物质填充进高分子里。复合型导电材料可以分为无机－有机复合型导 电材料和有机－有机复合型导电材料。
碳纳米管基透明导电薄膜的原始碳纳米管的研究进展
1.3金属氧化系导电材料
金属氧化系导电材料中目前常见的有掺铝氧化锌（ ＺnＯ:Al）、掺钙铬 酸镧和掺锑二氧化锡（ ＡＴＯ）等。ＺnＯ:Al主要应用于工业汽车生产、 建筑等领域，国内外制备方法有溶胶－凝胶法、水热法、喷雾热分解法和 磁控溅射法等。 还可以用于制造透明导电薄膜，如果一种薄膜材料在可见光范围类（波 长380~760nm）具有80%以上的透光率，如Au、Ag、Pt、Cu、Rh、Al、 Pd、Cr等金属，在形成3~15nm厚度的薄膜时，都有某种程度的可见光透光 性。但金属薄膜对光的吸收太大，硬度低而且稳定性差，因此人们开始研 究氧化物、氮化物、氟化物等透明导电薄膜的形成方法及物性。其中，由 金属氧化物制成的透明导电材料（TCO）已经成为透明导电膜的主角，而 且近年来的应用领域及需求量不断地夸大。
结语
导电材料被广泛的应用于显示器领域、电子器管、节能产品领域、 建筑行业等各行各业的发展中，具有很好的发展前景。虽然现在 市场上有各种形形色色的导电材料，但随着科技的高速发展，现 有的导电材料以及研究导电材料新的应用仍然需要国内外科研者 的重视。
2.1.1无机－有机复合型导电材料
金属以及金属氧化物／有 机复合导电材料
石墨／有机复合导电材料
石墨烯／有机复 合导电材料
炭黑／有机复合导 电材料
ＣＮＴｓ ／有机复合 导电材料
石墨／有机复合导电材料
是采用熔融插层法成功制备出了丁腈橡胶／膨胀石墨复合导电材料， 发现导电复合材料的体积和表面导电率与膨胀石墨的加入量成正比。 另外还通过对环氧树脂／石墨微片复合材料的导电性研究，发现固化 剂的种类、加入量、固化条件和加入石墨的量对复合材料的导电性都 有一定的影响。
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1.2碳系导电材料
碳系导电材料包括导电炭黑、石墨类、碳纳米管等，具有导电性好、 着色力强、化学稳定性高、密度小、价格低廉等特点，以其制备的 导电油墨、导电胶等广泛应用于电子、化工等领域 。在使用碳系材料 时，通常将导电炭黑、石墨、碳纤维等搭配使用。碳系导电材料存在 的不足主要是分散稳定性差、颜色深，因此，实际应用中受到一定的 限制。 1.2.1应用领域 近年来，碳纳米管(CNTs)材料因其具有纳米材料的诸多优异特性，已 被探索作为新型的碳系导电材料使用。利用展开/包覆技术制备了碳纳 米管透明导电薄膜，同时讨论了C60（OH）n的浓度与单壁碳纳米管 分散性之间的关系，由此来控制单壁碳纳米管薄膜的厚度。但该类材 料由于成本较高， 作为导电材料推广使用还需要较长一段时间。
1.1.1应用领域
锂离子可以制造锂离子电池，锂离子电池 是一种二次电池（充电电池），它主要依 靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。 在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返 嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经 过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态； 放电时则相反。电池一般采用含有锂元素 的材料作为电极，是现代高性能电池的代 表。锂系电池分为锂电池和锂离子电池。 手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池， 通常人们俗称其为锂电池，而真正的锂电 池由于危险性大，很少应用于日常电子产 品。
石墨烯／有机复合导电材料
石墨烯是由仅有一层碳原子堆积的新型碳材料，石墨烯相较于 传统的碳材料具有良好的导电性、导热性、柔韧性和抗腐蚀性等特 点。采用氧化还原的石墨烯制备出了石墨烯／超高分子量聚乙烯导 电复合材料。
ＣＮＴｓ ／有机复合导电材料
ＣＮＴｓ分为单壁碳纳米管（ ＳＷＮＴｓ）和多壁碳纳米管 （ＭＷＣＮＴｓ）。目前溶液混合法、原位聚合法和熔融共混法 是常见的制备ＣＮＴｓ ／有机复合材料的方法。
导电材料的分类
无机导电材料
离子系导电材料 碳系导电材料 金属氧化系导电材料
高分子导电材料
复合型导电高分子材料 结构型高分子导电材料
无机导电材料
无机导电材料常见的主要有碳黑、石墨等碳系导电材料， 铜、铁、 锂等金属离子构成的离子系导电材料和氧化铝、二氧化锡等金属氧 化系导电材料。
1.1离子系导电材料
炭黑／有机复合导电材料
通过熔融方法制备的炭黑／聚乙烯复合材料做了相关的研究得出： 炭黑填充的聚乙烯复合材料渗滤效应比较明显，在加入炭黑的质量分 数为１２％时，炭黑／聚乙烯复合材料的电导率较高。而且通过研究 并探讨了炭黑加入量、炭黑的结构以及它的化学性质对炭黑／聚丁烯 导电复合材料性能的影响，得出不同种类的炭黑加入量相同时，因为 配位数有所差异，故复合材料的导电率也不同。
前言
随着电子行业、计算机行业及能源行业等高科技的发展， 社会对新型材料的需求不断增加，尤其是导电材料的研究发 展越来越受到关注。新型功能材料的研发技术是衡量一个国 家生产力发展水平的因素之一，它可以影响电子、航空航天、 通信等诸多领域的发展，导电材料就是其中之一。导电材料 最主要的性质是良好的导电性能。根据使用目的不同，除了 导电性外，有时还要求有足够的机械强度、耐磨、耐高温、 耐蚀、抗氧化、弹性、高的热导率等。