
為進一步提升鋰電池的產品性能,越來越多的電池企業開展添加新型導電劑材料以提升鋰電池產品性能的研究,其中以石墨烯作為新型材料的研究最為火熱,以至于頻繁出現一些“駭人聽聞”的新聞報道。
在鋰電池的制作細分工藝上,導電劑的加入通常首先考慮的是電池材料活性物質本身的特性,直接作用是增加導電性能。值得注意的是,導電性能會直接影響電池的放電平臺、容量發揮、循環穩定、內阻、高倍率性能等指標。
目前,作為鋰離子電池導電劑材料使用的主要有常規導電劑SUPER-P、KS-6、導電石墨、碳納米管、石墨烯、碳纖維VGCF等,這些導電劑擁有各自的優劣勢。具體來看:
GGII調研顯示,從產品應用情況來看,目前國內鋰離子電池導電劑還是以常規導電劑SP為主。炭黑具有更好的離子和電子導電能力,因為炭黑具有更大的比表面積,所以有利于電解質的吸附而提高離子電導率。另外,炭一次顆粒團聚形成支鏈結構,能夠與活性材料形成鏈式導電結構,有助于提高材料的電子導電率。
石墨導電劑基本為人造石墨,與負極材料人造石墨相比,作為導電劑的人造石墨具有更小的顆粒度,有利于極片顆粒的壓實以及改善離子和電子電導率。
盡管當前主要以傳統導電劑為主,但是近年來新型導電劑CNT的使用逐漸增高。
其中CNT導電劑在高端數碼電池領域的應用比例較高達50%以上,在動力電池領域的應用比例相對較低。但近年來隨著動力電池對能量密度、倍率性能、循環壽命等性能要求逐漸提高,CNT導電劑在該領域應用比例正在逐漸上升。
新型導電劑VGCF目前在國內的使用情況較少,一方面是因為其分散困難,另一方面是因為國內技術不成熟,進口價格昂貴,目前日韓企業應用相對較多。
作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能強的一種新型納米材料,石墨烯被稱為“黑金”被眾多鋰電企業積極研究。采用石墨烯包覆技術后,鋰電池材料性能可以改善,比如提高材料導電性,提升電池循環性能、功率性能,容量也可以提升一點(非常少,可以忽略),但最終想要提升能量密度是不能指望導電劑的,關鍵點還在正負極活性材料上。
總體來看,GGII分析認為,目前碳納米管和石墨烯均可做成導電漿料,價格比普通炭黑SP貴很多。炭黑是非常成熟的導電劑,價格比較穩定。CNT和石墨烯未來隨著規模化效應的提高,其價格下降空間相對較大,未來應用前景客觀。
