В чем преимущества и недостатки токопроводящей пасты для литий-ионных аккумуляторов?

Проводящая паста для литий-ионных аккумуляторов в основном представляет собой проводящую пасту на основе углерода и включает проводящую сажу, проводящий графит, углеродные нанотрубки, графен и их смешанную суспензию. Обычно технический углерод и графит называют обычными проводящими пастами, а углеродные нанотрубки, графены и их смешанные пасты называют новыми проводящими пастами.

Проводящая сажа

Проводящая сажа в настоящее время является наиболее широко используемой проводящей пастой для литий-ионных аккумуляторов. Технический углерод - это аморфный углерод. Под растровым электронным микроскопом это цепочка или виноград. Он легкий и рыхлый, с небольшим размером частиц (D50 = 40Na), большой удельной поверхностью, плохой дисперсностью в суспензии. Легко агломерируется и обладает сильным маслоемкостью. Поскольку проводящая сажа не может образовывать хорошую проводящую сеть, проводимость относительно низкая, а сопротивление высокое, и ее легко поляризовать. Поэтому, когда полюсный наконечник изготавливается из токопроводящей сажи, он часто используется в сочетании с такими материалами, как графит, углеродные нанотрубки и графен.

В настоящее время проводящая сажа, продаваемая на рынке, в основном включает SuperP, SuperS, 350G, ацетиленовую сажу, сажу Ketjen (CarbonECP, CarbonECP600JD) и тому подобное.

Проводящий графит

Графит представляет собой кристалл с гексагональной слоистой структурой, относительно крупный (D50 = 3-6 мкм), немного менее проводящий, чем проводящая углеродная сажа, но с лучшей сжимаемостью и диспергируемостью. Следовательно, проводящий графит обычно используется в сочетании с проводящей углеродной сажей, которая не только улучшает диспергируемость проводящего агента, снижает поляризацию полюсного наконечника, но также улучшает окислительно-восстановительную способность электрода, а также характеристики заряда и разряда. батареи.

В настоящее время на рынке представлены токопроводящие графиты КС-6, КС-15, SFG-6, SFG-15 и т.п.

Углеродная нанотрубка

Углеродные нанотрубки (УНТ) можно разделить на одностенные углеродные нанотрубки и многостенные углеродные нанотрубки, и они являются недавно разработанными проводящими материалами. Углеродные нанотрубки и живые материалы находятся в форме точечного контакта, который не только действует как «проводник» в проводящей сети, но также имеет эффект двойного электрического слоя, который увеличивает абсорбцию электролита, увеличивает емкость аккумулятора, скорость работы, цикл аккумулятора. срок службы и сокращается. Поляризация батареи имеет положительный эффект и является идеальным проводящим материалом, но недостатком материалов с углеродными нанотрубками является то, что они нелегко диспергируются. Поэтому углеродные нанотрубки обычно добавляют к саже для использования в комбинации.

В настоящее время компания Tiannai является ведущим предприятием в области исследований и разработок и производства углеродных нанотрубок в Китае.

Графен

Графен имеет пластинчатую структуру, поверхностно контактирует с активным материалом и обладает отличной электропроводностью. При использовании в качестве проводящего агента количество проводящего агента может быть уменьшено. Однако пластинчатая структура графена также препятствует диффузии ионов лития, что приводит к снижению быстродействия батареи. Из-за его высокой стоимости недостатки диспергирования и затруднение диффузии ионов лития не нашли полного промышленного применения. Поэтому графен в настоящее время обычно добавляют в технический углерод для использования.

В настоящее время Qingdao Haoxin, Shenzhen Nanoport, Shandong Yuhuang, Xiamen Kaina и многие другие компании производят графеновую проводящую пасту.

Смешанная проводящая паста

Смешанная проводящая паста - это паста, образованная смешиванием углеродных нанотрубок, графена и проводящей сажи. Целью использования смешанной проводящей пасты является проявление синергизма, взаимодополняемости и возбуждения между проводящими агентами. Конечно, проблема диспергирования смешанного раствора будет более заметной.

Преимущества и недостатки нескольких проводящих паст сосуществуют, и необходимо всесторонне рассмотреть конкретные варианты выбора. В практических приложениях технический углерод по-прежнему является наиболее широко используемым проводящим материалом в литий-ионных батареях из-за стоимости и зрелости процесса. Углеродные нанотрубки и графены - любимцы новой эры, олицетворяющие новые надежды. Совместными усилиями научных исследований, предприятий и финансовых институтов они достигли хороших результатов в научных исследованиях и практических применениях. Однако стоимость совместного использования углеродных нанотрубок и графена препятствует их серийному использованию в промышленных масштабах. В конце концов, кто станет лидером в производстве проводящей пасты для литий-ионных аккумуляторов в будущем, мы подождем и посмотрим.

Страница содержит содержимое машинного перевода.