四大锂电池导电剂对比分析

　　锂电池的电池在正极材料表面的充放电进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，在活性物资之间与集流体起到搜集微电流的作用。

　　随着锂电池的商品化愈来愈广泛，锂电池的电池在正极材料表面的充放电进程是当电池放电时候，处于孔中的锂离子进入正极活性物资中，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，光靠活性物资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搜集微电流的作用。

　　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，这些导电剂具有各自的优劣势。具体来看：

　　导电剂的应用

　　当前锂离子电池中最为主要的导电剂，可分为导电炭黑，导电石墨和新型导电剂。

　　炭黑是目前使用最为广泛的导电剂，主要采用有机物（天然气、重油等）不完全燃烧或受热分解而得到，并通过高温处理以提高其导电性与纯度。

　　石墨导电剂基本为人造石墨，与负极材料人造石墨相比，作为导电剂的人造石墨具有更小的颗粒度，一般为 ——6μm，且孔隙和比表面更发达，有利于极片颗粒的压实以及改善离子和电子电导率。新型导电剂包括碳纳米管（CNT），碳纤维（VGCF），石墨烯等。以下是一些常见的导电剂理化参数比较：

　　1、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，所以有利于电解质的吸附而提高离子电导率。另外，炭一次颗粒团聚构成支链结构，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。

　　2、石墨导电剂

　　基本为人造石墨，与负极材料人造石墨相比，作为导电剂的人造石墨具有更小的颗粒度，有利于极片颗粒的压实和改良离子和电子电导率。

　　、CNT导电剂

　　在高端数码电池领域的应用比例较高达50%以上，在动力电池领域的运用比例相对较低。但近年来随着动力电池对能量密度、倍率性能、循环寿命等性能要求逐步提高，CNT导电剂在该领域应用比例正在逐渐上升。

　　4、科琴黑

　　科琴黑只需要极低的添加量就可以到达高导电性，所以科琴黑一直是导电炭黑中的极品，长期以来在市场中处于领先地位。与其他用于电池的导电炭黑相比较，科琴黑具有独特的支链状形态。这类形态的优点在于，导电体导电接触点多，支链构成较多导电通路，因而只需很少的添加量便可到达极高的导电率（其他碳黑多为圆球状或片状，故需要很高的添加量才能达到所需的电性）。

　　科琴黑是目前比较前沿的超级导电炭黑，目前锂电的前10强基本都在用或者实验。其中EC- 00J主要用于镍氢、镍镉电池；ECP和ECP-600JD主要用于高倍率大容量和电流密度的锂电，其中以ECP-600JD变现尤其突出。业界普遍认为：其优越的导电性和高纯度及独特的支链结构，在铁锂为正极材料的时期会崭露头角。

　　科琴黑用于电池中的产品有两种：CarbonECP和CarbonECP600JD、CP 00JD。

　　导电剂的含量

　　a）导电剂在电极中的作用是提供电子移动的通道，导电剂含量适当能获得较高的放电容量和较好的循环性能，含量太低则电子导电通道少，不利于大电流充放电；太高则下降了活性物质的相对含量，使电池容量下降。

　　b）导电剂的存在可以影响电解液在电池体系内的散布，由于受锂离子电池的空间限制，注入的电解液量是有限的，一般是处于贫液状态，而电解液作为电池体系内部连接正负极的离子体，其分布对锂离子在液相中的迁移散布有着至关重要的影响。

　　当一端电极中导电剂含量太高时，电解液富集在这一极而使另一极的锂离子传输进程缓慢，极化度较高，在反复循环后易于失效，从而影响电池的整体性能。

　　C）当导电剂的含量到达一个转折点就行，太多只会减少电极密度，使容量下落，而太少则会导致电极中活性物质利用率低，且高倍率放电性能下落。

　　发展趋势

　　导电剂的开发将集中在以下4个方面：

　　（1）在水性体系中还是在NMP有机体系溶剂中，导电剂都应具有良好的分散性;

　　（2）与高导电性的碳纳米管、石墨烯等新型炭材料复合，以下降导电剂的使用比例和提高性能;

　　（ ）提高比表面积和电解液吸附能力，进一步提高极片的离子电导率。

　　（4）无论是碳纳米管还是石墨烯复合材料，与传统的材料比，亟需降低成本，以满足实际需求。

　　导电剂展望

　　分析认为，目前碳纳米管和石墨烯都可做成导电浆料，价格比普通炭黑SP贵很多。炭黑是非常成熟的导电剂，价格比较稳定。CNT和石墨烯未来随着规模化效应的提高，其价格下降空间相对较大，未来应用前景客观。