石墨烯又来了新型导电剂在高能量密度锂离子电池中的应用

新型导电剂开拓背景（江苏力信）

常用的导电剂材料比较（厦门宝瑞锂电）

第一个报告是来自天算夜杨全红教授

紧张讲了石墨烯导电剂的缘起现状和展望，这是一个充满诗意的报告，如果不是为了祖国的科学培植杨教授绝对会成为一代诗豪！

1，石墨烯的离子位阻效应观点

石墨烯片层对锂离子的传输有着阻碍浸染特殊是在大容量电池中，倍率性能很差

2，厚度和主材的依存性

电极厚度决定了离子传输路径的是非，大倍率下须要良好的电子导电性和离子导电性，其余对付主材料来讲，微米尺度的 NMC 和 LCO 材料位阻不明显。

3，对应的办理方案

利用多孔石墨烯和多组分符合导电剂体系

第二个报告来自天津力神王琳经理，分享了炭黑，石墨烯，以及新型单壁碳管在硅负极的运用现状和问题。

1，传统导电剂炭黑方面

不同BET ，OAN，表面官能团，结晶度，构造的炭黑得出的电池循环差异明显的缘故原由是导电剂的分散问题-团圆(如图) 材料表面官能团的多少决定了炭黑的分散难易程度，越多则相对好分散反之则难以分散。

但是官能团太多的情形下又会影响到材料的导电性，也会同样带来电池性能的弱化。

对此问题的办理的办理办法便是采取复合导电剂的方案，合营高导电性的CNT和浆估中的分散剂达到导电性和分散性兼顾的精良性能。

2.石墨烯导电剂方面

之以是选择石墨烯一个最根本缘故原由是由于石墨烯有着最小的体积电阻率，作为导电剂利用能够大幅降落极片体电阻率。

其余一个缘故原由是石墨烯可以作为润滑剂来提高极片的压实密度:下图比拟了添加石墨烯前后极片的SEM照片。

但是石墨烯的运用并不是完美的有很多问题须要办理，例如浆料的稳定性-沉降问题和石墨烯片层回叠问题，石墨烯的离子位阻效应-大倍率下阻碍锂离子传输，纯度问题-影响电池储存产气，膨胀。

实际上办理问题的办法还是复合，石墨烯浆料复合炭黑或碳纳米管以此来增加稳定性构建导电协同网络，对石墨烯进行提纯除杂操作电性能的提升如下图数据所示。

对付石墨烯未来的发展方向，一个是做小片径石墨烯，其余一个便是做造孔石墨烯。

3.新型导电剂的运用

由于在硅碳负极体系的高膨胀，低效率和导电性差的客不雅观缘故原由，对付导电剂开拓方面提出了更高的哀求，新型导电剂紧张以长径比超级高的单壁碳纳米管SWCNT效果最为显著，紧张表现在对循环的明显提升和对膨胀的抑制浸染。

在新型锂硫电池的运用方面提出了S/CNT复合电极材料，表现出了良好的性能。

末了是个人认为很有运用前景的是导电剂在安全性能办理方案中的运用-PCT功能导电剂，以碳材料为内核包覆PCT材料。
对付办理高能量密度电池的热失落控问题有非常大的帮助。
但是其他专家朋友评论说 PTC 目前只是一个观点而已，在目前体系中险些没有运用前景，须要多方位动手办理电池热失落控问题。

第三个要报告来自OCSiAl 公司的SWCNT在锂电中的运用

这个被称为终极导电剂的材料来势汹汹，目前只有这家俄罗斯企业能够大规模量产的单壁碳纳米管目前得到了电池客户的广泛认可。

尤其是在高能量密度体系上的运用，在正极的添加量低至0.06%，大约是普通多壁碳纳米管添加量的1/20

这款单壁碳纳米管导电剂由于其超级高的长径比，作为新型导电剂在硅碳负极中的运用目前已经得到验证，可以显著提升电池的循环寿命（如图3#比克18650-3500mAh）

数据来自比克林建博士

目前OCSiAl 在中国的授权互助伙伴沈阳伊斯特化学已经启动本地化导电浆料生产工厂，按照操持2018年SWCNT分散液产能将达到5000吨。

接下来想分享下江苏力信高远鹏经理的报告

展示了力信技能路线图，当下能量密度的提升急迫须要包括导电剂在内的材料体系的进一步改进。

1，电极电阻最优化

同样的不雅观点是利用不同种类导电剂的协同浸染，构建点线面三维导电网络，提高离子，电子传输速率。
下图是比拟数据。

2，能量密度最优化三个方向

优化导电网络，降落渗透阙值

开拓新型导电粘结剂进一步减少非活性物质占比

新型导电剂更高的压实密度和更小的极片反弹

3，浆料和极片生产过程优化