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如何优化锂电池导电剂的添加?

锂电笔记

20193 2025-03-26

随着电池技术的不断发展,优化导电剂在正极中的添加以提高电池性能成为了一个关键问题。以下将从多个方面详细阐述如何进一步优化导电剂在正极中的添加来提升电池性能。

选择合适的导电剂种类

碳纳米管(CNT):添加碳纳米管能够形成隔离网络,为电极提供更高的稳定性和良好的电极微观结构。它极大地提高了电子导电性,从而提高了电池的倍率性能和容量保持率。例如,在一些研究中,含有碳纳米管的优化配方能够使厚正极电极的面积容量高达 8mAh/cm²,并具有优异的电化学性能。

导电石墨(CG)和碳微纤维(CMF):与碳黑(CB)一起使用纳米级和微米级的球形、线性和三维导电添加剂如导电石墨和碳微纤维,可以促进调整合适的浆料粘度。这些添加剂在调节电极浆料的流变性能和影响电极的孔隙结构方面发挥着重要作用。

混合导电剂:将不同种类的导电剂如 Ketjen Black(KB)、碳纳米管、导电石墨分别与导电碳黑 SP 组成双组分导电剂用于锂离子电池,可提高电池的性能。例如,使用 KB + SP 导电剂的电池具有最低的内阻、最高的形成容量,在低温和高倍率放电条件下也表现出较好的性能。

控制导电剂的添加量

对于不同的导电剂,其添加量对电池性能有着重要影响。如科琴黑(KB)导电剂在 LiFePO4 电池中,当 KB 的添加量为 3%时,1C 倍率下的放电比容量高达约 141mAh/g。添加量过高或过低都会对电池性能造成不利影响。

优化导电剂在正极浆料中的分散方式

高速剪切可以有效解决 KB 在 LiFePO4 电极浆料制备过程中易于团聚的问题,改善电池浆料分散性,提高正极片涂层附着力。

结合其他方法共同优化

溶剂选择:针对锂离子电池的生产,以无毒溶剂替代目前的加工溶剂 N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为目标,研究共溶剂对电极浆料粘度的影响,以进一步提高固体含量、降低生产成本并提高环境友好性。通过添加加工助剂全面研究调整电极的流变学、结构和电化学性能。

电池预处理:在镍氢电池中,在首次初始活化充电过程之前,以 0.2C 速率放电 7.5 小时对钴的价态进行预处理,可有效提高正极活性材料细颗粒之间的表面电子电导率,从而改善电池性能。但恒流原位电池预处理会对其他组件产生负面影响,因此可研究采用恒压预处理的方法来改善电化学性能且不对电池其他组件产生影响。


综上所述,通过选择合适的导电剂种类、控制添加量、优化分散方式以及结合其他方法,可以进一步优化导电剂在正极中的添加,从而提高电池的性能。


参考文献

1,Enabling the Production of Homogeneous High-Load Positive Electrodes by Tailoring the Electrode Formulation – a Conductive Additive and Solvent Approach Candeniz Gercek
2,Effect of conductive agent on performance of positive electrode for Li-ion battery Yang Zhong-f
3,科琴黑(KB)导电剂在LiFePO4电池中的应用研究
吴秋芳
4,Improvement of the conductive network of positive electrodes and the performance of Ni-MH battery Katsuya Morimoto

声明:本文由车市号作者撰写,仅代表个人观点,不代表网上车市。文中部分图片来源网络,感谢原作者。

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