干货 | 锂离子电池导电剂总结

随着锂离子电池的商品化越来越广泛，锂离子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，假如电流加大则极化新增，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起到收集微电流的用途。

导电剂综述

作为锂离子电池导电剂材料使用的重要有常规导电剂SUPER-P、KS-6、导电石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维VGCF等，这些导电剂拥有各自的优劣势。具体来看：

导电剂的应用

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。

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以及改善离子和电子电导率。

3、CNT导电剂

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

4、科琴黑

科琴黑只要极低的添加量就可以达到高导电性，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。这种形态的优点在于，导电体导电接触点多，支链形成较多导电通路，因而只需很少的添加量即可达到极高的导电率（其他碳黑多为圆球状或片状，故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强基本都在用或者试验。其中EC-300J重要用于镍氢、镍镉电池；ECP和ECP-600JD重要用于高倍率大容量和电流密度的锂电，其中以ECP-600JD变现尤为突出。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代会崭露头角。科琴黑用于电池中的产品有两种：CarbonECP和CarbonECP600JD、CP300JD。

导电剂的含量

a）导电剂在电极中的用途是供应电子移动的通道，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；太高则降低了活性物质的相对含量，使电池容量降低。

b）导电剂的存在可以影响电解液在电池体系内的分布，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扩散有着至关重要的影响。当一端电极中导电剂含量过高时，电解液富集在这一极而使另一极的锂离子传输过程缓慢，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）当导电剂的含量达到一个转折点就行，太多只会减少电极密度，使容量下降，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降。

导电剂展望

目前碳纳米管和石墨烯均可做成导电浆料，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。