可提高锂电池的多种性能的碳纳米管导电剂

锂离子电池正极活性材料多采用Co、Ni和Mn等过渡金属氧化物及过渡金属磷酸盐，导电性较差，因此，需要添加导电剂来减小电子传输的阻力，提高充放电性能。常见的导电剂有乙炔黑、导电炭黑、导电石墨、金属纤维和碳纳米管（CNT）等。

CNT是由单层或多层石墨卷曲而成的一维管状纳米材料，基本单元为六边形碳环结构，具有优异的电学性能、热学性能和储锂性能，作为导电材料受到广泛的关注和应用。

碳纳米管做导电剂的优势

锂离子电池活性材料为颗粒状，导电剂必须填充活性物质的间隙，使导电剂与活性物质充分接触，才能提高导电性能。炭黑、乙炔黑、SuperP-Li及导电石墨均为小粒径颗粒状物质，添加量要达到一定值，才能发挥导电作用；但导电剂添加量的增加，会降低极片中活性物质的含量，从而降低电池的容量密度和能量密度。CNT为一维管状结构，碳环可形成共轭效应，少量的添加就可形成充分连接活性物质的导电网络，有利于提高电池的容量和循环稳定性。碳纳米管具有双电层效应，有利于提高电池的大倍率充放电性能。CNT良好的导热性有助于电池的散热，减轻内部极化，因此可提高电池的高低温性能和安全性，延长寿命。CNT长径比较高，达到相同的渗流阈值所需的添加量小于其他导电剂。此外，碳纳米管的储锂容量，远大于天然石墨、人造石墨和无定形碳等传统碳材料，因此，使用碳纳米管作为锂电池导电剂，可以大幅度提升锂电池容量、电池循环寿命。

CNT作导电剂的问题

CNT作锂电池导电剂，存在以下两个问题：

①合成过程中残留有金属催化剂，在电池高电位的充放电过程中，金属杂质容易氧化并在负极表面析出，导致电池内部微短路，自放电严重，甚至引起安全事故；

②CNT之间强烈的范德华力，导致在活性物质中的均匀分散困难，阻碍了导电性能的发挥。

CNT作导电剂的应用范围

CNT作为锂离子电池的导电剂，可用于钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料、锰氧化物等金属氧化物正极材料及石墨负极材料中，较其他导电剂，提高电池容量、循环稳定性和延长循环寿命的效果更好。这主要得益于CNT独特的一维管状结构及较好的导电性、导热性。如何降低CNT中金属杂质对锂离子电池的影响，以及提高分散性，是在锂离子电池应用中的研究重点。