登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
从上述表中可以看出,导电剂的比表面积是在逐渐增大的,同时颗粒也是越来越小,吸油值是越来越大的,就目前锂离子电池市场而言,正极导电剂用的比较多的是CNT、CNT与SP、CNT与石墨烯的混合使用等等,都是为了构成立体的导电网络而进行的尝试,负极导电剂还是以SP为主,下面就各个材料的导电机理进行分析。
从图中可以看出,SP和导电石墨SFG6都是刚性的纳米颗粒,在材料与颗粒之间形成点接触,在中低端的锂电市场里,SP作为正极导电剂的应用还是十分广泛,因其具有更好的离子和电子导电能力,具有较大的比表面积,所以有利于电解质的吸附而提高离子电导率,其一次颗粒团聚形成支链结构,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。但随着动力电池能量密度的提升,单纯用SP已经不能满足动力电池性能的需求,需要开发出更好的导电剂,因此,CNTs、VGCF、石墨烯等应运而生。
对于CNTs,作为导电剂与SP配合使用,能够在电极活性材料中形成连续的导电网络;添加后极片有较高的韧性, 能改善充放电过程中材料体积变化而引起的剥落, 提高循环寿命;可大幅度提高电解液在电极材料中的渗透能力,但由于其较大的比表面积,在匀浆分散是会有一定的难度,目前市售的都是含量5%左右的浆料,直接在匀浆时使用;
而最近风头正热的石墨烯,其作为导电剂也可以起到CNTs的作用,但就目前而言,在锂电上的优势尚未体现出来,而其较难的匀浆分散工艺、较高的价格、以及表面具有大量官能团给后续带来的导电性问题等等,都会给其的应用带来的一定的困扰,仍然需要很长的路去走。
2. 导电剂的合成方法
导电炭黑合成方法
CNTs的合成方法
石墨烯合成方法:
微机械剥离法
2004年,Geim等首次用微机械剥离法,成功地从高定向热裂解石墨(highly oriented pyrolytic graphite)上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌,揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯,但存在产率低和成本高的不足,不满足工业化和规模化生产要求,目前只能作为实验室小规模制备。
化学气相沉积法
化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,CVD)首次在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉,通入含碳气体,如:碳氢化合物,它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯,通过轻微的化学刻蚀,使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。这种薄膜在透光率为80%时电导率即可达到1.1×106S/m,成为目前透明导电薄膜的潜在替代品。用CVD法可以制备出高质量大面积的石墨烯,但是理想的基片材料单晶镍的价格太昂贵,这可能是影响石墨烯工业化生产的重要因素。CVD法可以满足规模化制备高质量石墨烯的要求,但成本较高,工艺复杂。
氧化-还原法
氧化-还原法制备成本低廉且容易实现,成为制备石墨烯的最佳方法,而且可以制备稳定的石墨烯悬浮液,解决了石墨烯不易分散的问题。氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO),经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨),加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团,如羧基、环氧基和羟基,得到石墨烯。
氧化-还原法被提出后,以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的最简便的方法,得到广大石墨烯研究者的青睐。Ruoff等发现通过加入化学物质例如二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠(NaBH4)和液肼等除去氧化石墨烯的含氧基团,就能得到石墨烯。氧化-还原法可以制备稳定的石墨烯悬浮液,解决了石墨烯难以分散在溶剂中的问题。
氧化-还原法的缺点是宏量制备容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷,例如,五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷,这些将导致石墨烯部分电学性能的损失,使石墨烯的应用受到限制。
溶剂剥离法
溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中,形成低浓度的分散液,利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力,此时溶剂可以插入石墨层间,进行层层剥离,制备出石墨烯。此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构,可以制备高质量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的产率最高(大约为8%),电导率为6500S/m。研究发现高定向热裂解石墨、热膨胀石墨和微晶人造石墨适合用于溶剂剥离法制备石墨烯。溶剂剥离法可以制备高质量的石墨烯,整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷,为其在微电子学、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景。缺点是产率很低。
溶剂热法
溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中,采用有机溶剂作为反应介质,通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度),在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。
溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题,同时也带来了电导率很低的负面影响。为解决由此带来的不足,研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出了高质量的石墨烯。Dai等发现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜电阻小于传统条件下制备石墨烯。溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点越来越受科学家的关注。溶剂热法和其他制备方法的结合将成为石墨烯制备的又一亮点。
3. 导电剂的未来发展趋势
随着动力电池能量密度的提升,对导电剂的要求也是水涨船高,基于老李这么多年的研发经验,对于导电剂的发展趋势主要在以下几个方面;
1) 环保性 随着技术的发展,正极也开始逐渐应用水作为溶剂,这就要求导电剂不仅仅要亲油,还得亲水,易于分散;
2) 含量的降低 活性物质的含量越来越高,非活性物质的含量越来越低,这就要求导电剂的添加量必须很少,同时还能起到很好的导电效果;
3) 三维立体的导电网络 复合导电剂的使用,无论是点接触、线接触、面接触等等,都是为了构建立体的导电网络,利于锂离子的穿梭;
4) 合成简单、价格低廉
小结:本文主要介绍了锂离子电池辅材中比较重要的组成部分——导电剂,从分类、导电机理、生产方式、未来的发展趋势几个方面做了详细的介绍,相信广大锂电同仁们对导电剂有了初步的认识,但在实际使用过程中,还需要结合实际材料的种类、匀浆的方式、需要满足的电池的性能等多方面去考虑如何选择一个合适的导电剂以及含量,这就需要长期的实践的经验和理论的结合,相信在不就的将来,会有更多、更好的导电剂出现在人们的视野中。
参考文献:
1. 导电剂在锂离子电池的应用及发展趋势
2. 碳纳米管的制备以及应用
3. 石墨烯行业深度报告:石墨烯研发现状与产业化趋势
4. 石墨烯的制备综述
5. Timcal锂离子电池产品手册
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
导电剂虽然在锂离子电池中所占的份量较少,但其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。(来源:微信公众号“连线新能源”作者:弯月)作为明星二维纳米材料,石墨烯具有很高的电导率及柔性、二维、超薄的结构特征,是极具潜力的锂离子电池导电
进入21世纪后,传统化石能源的枯竭以及环境污染使得传统的能源体系已不足以满足社会的需求,新能源的开发利用成为了本世纪人类面临的最重要的问题之一。在人们对新能源的探索中,风能、太阳能、地热能、核能等多种新能源逐渐成为了人们研究的重点。伴随着新能源的发展,对储能器件也提出了更高的要求。
以特斯拉为代表的电动汽车竞相使用NCA、NCM811或NCM622高镍三元材料作为锂离子电池正极材料,然而这种高镍层状的正极材料存在安全性的问题,加拿大光源储能组的周霁罡博士以及化学成像线站的王建博士与厦门理工大学的路密副教授,首次将复杂复合电极热失控前后的相分布进行单个电极颗粒层面的成像,并
本文主要介绍锂电池浆料和传统分散工艺,和高剪切设备在电池浆料分散过程中的应用。1.1,锂电池浆料的特性锂离子电池浆料是由多种不同比重、不同粒度的原料组成,又是固-液相混合分散,形成的浆料属于非牛顿流体。锂离子电池浆料是一种像油状的流动的液体,所以具有一般流体所具有的特征如粘性、流动性
基于石墨烯导电剂的锂离子电池可实现致密构建,具有ldquo;至柔至薄至密rdquo;特征的石墨烯导电剂展现了良好的应用前景,与将石墨烯和正极材料做成复合电极材料的思路相比,直接作为锂离子电池导电剂将有可能是石墨烯材料最先产业化的应用。随着能源与环境问题的日益突出,开发新能源、推广电动汽车已经
近年来随着政策对新能源车的推动,动力电池市场需求不断加大,以及电池性能要求逐步提高,而导电浆料作为提高锂离子电池性能的重要材料,其市场需求量跟随电池需求量不断上升,锂离子导电浆料发展至今已有十几年的历史,截至目前市场方面已经形成多种不同类型的导电浆料,其各自产品在不同领域中均有一
石墨烯导电剂价格有望下降目前,发展和改进锂离子电池的主要方向是提高电池容量与充放电性能,提高电池的安全性并降低电极材料成本。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解质等组成,而决定锂离子电池整体电化学性能的关键是电极材料。石墨烯粉体在锂离子电池中的应用比较多元化,主要应用方向有三种
随着锂电池的商品化越来越广泛,锂电池的电池在正极材料表面的充放电过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
锂电池的电池在正极材料表面的充放电过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,在活性物质之间与集流体
随着锂电池的商品化越来越广泛,锂电池的电池在正极材料表面的充放电过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
北极星固废网获悉,3月4日,为推动再生资源循环利用,规范锂离子电池用再生黑粉原料、再生钢铁原料的进口管理,生态环境部研究制定锂离子电池用再生黑粉原料进口管理要求,并对《关于规范再生钢铁原料进口管理有关事项的公告》(公告2020年第78号)进行修订,形成《关于规范锂离子电池用再生黑粉原料、
作者:刘通1,3杨瑰婷1毕辉4梅悦旎1刘硕1宫勇吉3罗文雷2单位:1.空间电源全国重点实验室,上海空间电源研究所;2.军事科学院国防科技创新研究院;3.北京航空航天大学材料科学与工程学院;4.中国科学院上海硅酸盐研究所引用:刘通,杨瑰婷,毕辉,等.高能量密度与高功率密度兼顾型锂离子电池研究现状与展望[
近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国锂离子电池回收拆解与梯次利用行业发展白皮书(2025年)》。EVTank数据显示,2024年中国废旧锂离子电池实际回收量为65.4万吨,同比仅增长5.0%,其中回收的磷酸铁锂电池及废料达到40.0万吨,占比继续提升至61.2%,三元锂电池及废料为24.3万吨,
北极星储能网获悉,3月4日,生态环境部公开征求关于规范锂离子电池用再生黑粉原料、再生钢铁原料进口管理有关事项的意见。其中提出,符合要求的锂离子电池用再生黑粉原料不属于固体废物,可自由进口。
作者:梅悦旎,屈雯洁,程广玉,向永贵,陆海燕,邵晓丹,张益明,王可单位:空间电源全国重点实验室,上海空间电源研究所引用本文:梅悦旎,屈雯洁,程广玉,等.锂离子电池正极补锂技术研究进展[J].储能科学与技术,2025,14(1):77-89.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0767本文亮点:1、本文对当前主流的正极
北极星储能网获悉,3月1日,福鼎时代锂离子电池生产基地5号超级工厂项目正式封顶,该项目以4个月零10天的建设时间,刷新了宁德时代土建阶段的最快建设速度。据了解,福鼎时代锂离子电池生产基地是宁德时代全球布局中的最大单体项目,总投资220亿,福鼎时代5号超级工厂项目厂房单体建筑面积达23万平方米
北极星储能网获悉,2月27日,工信部发布2024年全国锂离子电池行业运行情况。2024年,我国锂离子电池(下称“锂电池”)产业延续增长态势。根据锂电池行业规范公告企业信息和行业协会测算,全国锂电池总产量1170GWh,同比增长24%。行业总产值超过1.2万亿元。电池环节,1–12月消费型、储能型和动力型锂
2月20日下午,中国消防协会在京举行《数据中心锂离子电池消防安全白皮书》发布仪式暨数据中心锂离子电池安全应用技术论坛,正式发布《数据中心锂离子电池消防安全白皮书》。中国消防协会李引擎副会长宣布白皮书正式发布,中国消防协会副会长兼秘书长曹忙根、华为数字能源技术有限公司副总裁方良周分别
根据行业标准制修订计划,相关标准化技术组织已完成《锂离子电池正极材料单位产品能源消耗技术要求》等4项行业标准的制修订工作。在以上标准批准发布之前,为进一步听取社会各界意见,现予以公示,截止日期2025年3月14日。标准编号:SJ/T12001-2025标准名称:锂离子电池正极材料单位产品能源消耗技术要
中国盐湖工业集团有限公司(以下简称“中国盐湖”)近日在青海正式揭牌。这被认为是央地协同打造具有国际影响力的盐湖产业“航母”迈出的重要一步。中国五矿披露的信息显示,中国盐湖由青海盐湖工业股份有限公司(以下简称“盐湖股份”)、青海汇信资产管理有限责任公司、五矿盐湖有限公司3家企业组成,员
为加快建设电动自行车锂离子电池(以下简称锂电池)回收利用体系,推动电动自行车生产企业等落实回收主体责任,方便消费者规范交售,推动锂电池安全、高效回收利用,全国电动自行车安全隐患全链条整治工作专班印发了《电动自行车锂离子电池回收利用体系建设指南》(以下简称《建设指南》)。为指导各地
加利福尼亚大学洛杉矶分校的研究人员最近发表文章,分享了他们使用一种特定类型的塑料实现更高效能源存储的突破性工作,这种新材料可能为全球可持续能源转型提供解决方案。我们在日常生活中到处使用塑料。塑料有助于保持食物新鲜和医疗设备的无菌状态,并且为电子产品提供绝缘。事实证明,塑料还可以做
2024年12月14日,第二届能源电子产业创新大赛重点终端应用赛道决赛及颁奖活动在广州盛大开幕。本次大赛由工业和信息化部产业发展促进中心与广州市工业和信息化局联合主办,旨在推动能源电子产业的创新发展,推动技术应用创新、商业模式创新、效能提升,为绿色降碳领域提供解决方案和应用案例。大赛以应
北极星储能网获悉,11月19日,北京市经信局发布了《北京市石墨烯产业发展实施方案(2024-2027年)》,根据方案,到2025年,北京石墨烯创新能力显著增强,突破5~10项关键共性技术,面向航空航天、新能源、人工智能领域开发出不少于10类典型产品,形成30项以上高质量专利和10项标准,引进和培育5家以上
备受瞩目的2024(十一届)中国国际石墨烯创新大会于11月1日至3日在宁波成功举行并圆满落下帷幕。本届大会以“烯创未来,赋能发展”为主题,旨在以新质生产力推进新型工业化,推动新材料领域的技术创新、工艺创新和产品创新,推进基础材料从研发、应用、到需求相融合、相匹配,加强国际交流与合作,促进石
时间:2024年11月1日-3日地点:宁波湖畔凯悦尚萃酒店(浙江省宁波市镇海区同源路600号)展会简介国内最专业的先进碳材料应用方向博览会国际最专业的石墨烯材料应用方向博览会国家石墨烯创新中心石墨烯联盟(CGIA)指定展会70000+参会人数30+与会国家1400+报告专家5000+参会单位2000+参会项目博览会展区包括
日前,正泰在出席配电相关会议上发表了题为“石墨烯创新技术在新型电力系统中的应用实践”的主题演讲,深刻剖析在新型电力系统建设的背景下,正泰石墨烯产业的创新应用,吸引了众多行业伙伴前来咨询和探讨,寻求更多共同发展机会。高效电力传输:石墨烯“超导铜”引领节能新纪元随着全球能源结构的转型
为面向国家重大需求,践行国家新材料自立自强新战略,着力解决关键战略材料领域的“卡脖子”核心问题,以及新材料研发、应用、需求脱节的问题,进一步促进石墨烯产业迈向高质量发展新阶段,由石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)和国家石墨烯创新中心联合主办的“2024年中国国际石墨烯创新大会”将于2024
北极星太阳能光伏网获悉,10月12日,大同新成新材料股份有限公司与西北工业大学、西安科技大学合作共建新型光伏材料联合实验室及柔性钙钛矿太阳能电池工艺及设备开发项目签约揭牌仪式举行。大同新成新材料股份有限公司立足企业创新发展,依托产业优势、专业人才和设备优势,与西北工业大学材料学院合作
北极星储能网获悉,8月18日,福建龙岩永定区石墨烯动力(储能)锂离子电池生产项目签约。据悉,该项目总投资18亿,由深圳宁迪新能源有限公司投建,项目年产4GWh动力电池及储能电池,分两期建设。约定一期项目投产后3年内达产,实现年产值8亿元以上、年纳税5000万元以上。
5月11日,镇江500千伏访仙变电站室外5号主变500千伏侧5042开关汇控柜,喷涂了新型纳米陶瓷散热材料,柜体温度半小时内从26.5℃降到了20.8℃。此次采用的纳米远红外陶瓷材料与高品质石墨烯组合“降温服”,可以大幅提升热管理效率,在不需要外部任何能源、不占用额外体积、不增加设备的情况下,以“零能
“目前,单层石墨烯的市场公价是每克近千元,通过我们的特殊提取技术,可以使成本下降至目前的百分之一。”日前,在参观北京旭华时代科技有限公司(以下简称“北京旭华”)研发车间时,该公司董事长崔旭指着玻璃容器内的黑棕色液体向记者如此介绍。该公司曲面石墨烯已量产下线,当前产量达20吨;预计年
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!