分析导电剂对磷酸铁锂离子电池充放电性能的影响

导电剂对磷酸铁锂锂离子电池充放电性能的影响

在电池糊的制备过程中，导电剂的加入仍然是必要的。添加导电剂可使LiFePO形成导电网络，收集微电流，降低电极的接触电阻，加快电子迁移速度，从而提高LiFePO的充放电性能。

常用的导电剂有炭黑、石墨、碳纤维、金属纤维等。高结构炭黑颗粒细小，网状链排列紧密，比表面积大，有利于在电极中形成导电链结构。乙炔黑(AB)是最好的炭黑。一般认为乙炔的黑格度较低，嵌在其中的锂离子的吉布斯自由能与释放出的锂离子的吉布斯自由能相差不大。因为乙炔黑的电导率大，电阻放热小，所以它对电池安全的影响程度小。石墨和碳纤维具有导电性好、密度小、结构稳定、化学稳定性好等特点，常被用作锂离子电池正极材料的导电剂。碳纳米管作为一种纳米纤维材料，具有高的长径比、大的比表面积和良好的导电导热性能。邓凌峰等比较了粒状导电炭黑和线型纳米碳纤维作为导电剂对锂离子电池性能的影响。

导电剂的含量对LiFePO4的充放电性能有明显的影响。假如导电剂含量过低，就很难形成有效的导电网络，也不能形成足够的电子导电通道，不利于大电流的充放电。假如含量过高，则会降低活性物质的相对含量，降低电池的比容量。

导电剂的分散度对材料性能也有明显的影响。Dominko等人的研究表明，添加2wt%均匀分散的炭黑比添加10wt%不均匀分散的炭黑具有更好的电化学性能。黑田东彦等人也得到了类似的结。范长岭等以LiFePO4/C为正极活性材料，以导电性较高的聚苯胺(PAn)代替AB为导电剂进行恒流充放电试验。研究表明，与AB相比，以PAn为导电剂的LiFePO4/C的极化率更高

不同电流密度下充放电容量增大。张杰等研究了添加koqin黑rKB的量和LiFePO4阳性膏中KB的分散对电极涂层附着力和电池充放电循环性能的影响

比较了KB电池和ABLiFeP04电池的电化学性能。结果表明，高速剪切能有效地解决磷酸铁锂电极膏制备过程中KB易团聚的问题，改善电池膏体的分散性，提高正极涂层的附着力

力;KB添加量过高或过低都会影响电池性能。当KB添加量为3%时，1c倍增器下的放电容量可达141毫安时/克左右。

LiFePO4的充放电机制

在LiFePO4的充放电过程中，晶体中P043-的存在限制了Li+的移动空间范围，使得Li+的分层仅仅是一个二维的移动过程。因此，LiFePO4的电导率和离子扩散率较低，在大电流充放电时，容量损失较大。人们提出了不同的假设来解释这一现象。Padhi等人认为，单位界面产品的Li+传输速率在LiFePO4充放电过程中是固定的，界面从粒子外部向内部移动，面积不断缩小。当所有接口面积之和不足以支持放电电流时，放电终止。放电电流越大，LiFePO4粒子所能嵌入的Li+浓度越小，LiFePO4的体积损失越严重。