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行业动态

锂电池不可缺的材料

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  一:导电剂

  1、由于锂离子电池正极材料是半导体材料,电子导电性比较差,即使经过导电层包覆修饰,其导电率多为10-1~10-6S·cm-1。此外,所使用的粘结剂也是绝缘的聚合物,因此,在电极的制备过程中通常添加导电剂,以改善电子在电极内的传递性。

  目前,常用的导电剂多为碳素材料,例如,炭黑,石墨等。近几年,碳纤维、碳纳米管和石墨烯等也作为导电剂的加入到电极中。这些导电剂的加入减小电极内的欧姆阻抗,避免了由于电子传递不顺导致的电势极化。

  2、几种不同维度的导电剂

  零维导电剂:炭黑多以颗粒状的形式存在,属于零维碳导电剂。在众多炭黑材料中,乙炔黑是最常用的一种导电剂,其晶格化程度较低,电导率较高,电阻放热较小。

  一维导电剂:碳纤维和碳纳米管是主要的一维导电剂,与活性物质之间形成线点接触的长程导电网络。

  二维导电剂:石墨烯作为一种二维导电剂,应用到锂离子电池电极制备上复合导电剂:通过几种导电剂的复合使用,有效地提高了电子在电极内部的传递性能,从而提高电极的倍率性能和循环寿命。

  导电图.png

  二:粘连剂

  粘结剂是锂离子电池电极片中的非活性成分,是制备锂离子电池电极片必须使用的重要材料之一。粘结剂的主要作用是连接电极活性物质、导电剂和电极集流体,使它们之间具有整体的连接性,从而减小电极的阻抗,同时使电极片具有良好的机械性能和可加工性能,满足实际生产的需要。

  1、按照粘结剂在电极中的分散情况可分为点型、线型和体型3类:

  点型粘结剂:主要有聚四氟乙烯(PTFE)乳液和丁苯橡胶(SBR)乳液,其特点是与活性物质以点结合,粘结剂基团的疏水性大,难以在水介质中分散,需添加合适的分散剂进行电极涂布。

  线型粘结剂:主要包括传统的PVDF、聚电解质高分子、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)等。

  体型粘结剂:在锂离子电池中的应用比较少,主要是一些树脂型粘结剂,这类粘结剂的强度高,但脆性大。

  按照分散介质的性质又可以分为油性(有机溶剂)粘结剂和水性粘结剂。PVDF是一种非极性链状高分子粘结剂,是目前锂离子电池工业中最常用的电极粘结剂。抗氧化还原能力强,热稳定性好,易于分散,但需要使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作溶剂。SBR是由1,3-丁二烯和苯乙烯共聚制得的弹性体,主要用于增加电极片的柔韧性。


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