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石墨烯导电浆料在锂电池中的应用,锂电池导电浆料的优缺点
石墨烯导电浆料在锂电池中的应用,锂电池导电浆料的优缺点
  • 发布时间:2020-04-30 17:13

石墨烯导电浆料在锂电池中的应用,锂电池导电浆料的优缺点

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石墨烯导电浆料在锂电池中的应用,锂电池导电浆料的优缺点。当今社会日益增长的能源需求与环境压力对电池提出了新的、更高的要求,对电池技术的发展来说既是机遇也是挑战。石墨烯是目前人类已知导电性能最好的二维尺度纳米碳材料,同时石墨烯还兼有良好的机械性能、最好的传热性能、独特的形貌与结构特征,其在储能电池技术领域中的应用越来越普遍。
 
 

 
石墨烯导电浆料在锂电池中的应用
石墨烯是目前导电性最好的材料,同时具有超高的电子迁移率、热导率。利用石墨烯优异的导电性、超大的比表面积、独特的二维网络结构,将其与其他导电材料混合、分散制备出导电浆料,在其体系中形成良好的三维导电网络,用于锂电池正极材料,能有效缩短电池充放电过程中Li+及电子的传输路径,加快两者的传输速度。这对于提高锂电池的倍率性能、循环寿命、充电速度具有重要意义。
 
导电浆料是电子元器件封装、电极和互联的关键材料。导电剂都各自有各自的特点,形态也是各有千秋。锂电池生产的厂家大多会根据导电剂的形态、颗粒大小、比表面积、导电性能的不同而混合搭配使用导电剂。
 
石墨烯锂电池导电浆料其特征在于:其组分由石墨烯、导电炭黑、粘结剂、分散剂、溶剂、稳定剂和去离子水组成;导电浆料的组分配比:石墨烯和导电炭黑混合物30~70份、粘结剂5-20份、分散剂5-15份、溶剂5-25份、去离子水5-25份。
 
锂电池导电浆料的优缺点
1、导电炭黑
导电炭黑是目前锂电池使用最广泛的导电浆料,炭黑是一种无定形炭,在扫描电镜下呈链状或葡萄状,质轻而疏松、粒径小、比表面积比较大、在浆料中分散性较差容易团聚;且具有较强的吸油性。由于导电炭黑不能形成良好的导电网络,导电性相对较差,而且电阻高且易于极化,因此在用导电炭黑进行极片制作时,往往与石墨、碳纳米管、石墨烯等材料配合使用。
 
2、导电石墨
石墨是一种晶体,晶格为六边形层状结构、相对较粗、导电性略差于导电炭黑,但具有更好的可压缩性和可分散性,因此导电石墨一般配合导电炭黑使用,这样不仅可以提高导电剂的分散性减少极片极化,还能提高电极的氧化还原能力和电池的充放性能。
 
3、石墨烯
石墨烯呈片状结构与活性物质呈面接触形式,具有优异的导电性能,用作导电剂时可以减少导电剂的用量。但石墨烯的片状结构也阻碍了锂离子的扩散,从而造成电池倍率性能下降。由于其成本较高、分散困难、具有阻碍锂离子扩散等弊端尚未完全被工业化应用,因此目前一般将石墨烯添加到炭黑中配合使用。
 
4、混合导电浆料
混合导电浆料就是将碳纳米管、石墨烯、导电炭黑之间进行掺杂滥混合后形成的浆料。使用混合导电浆料,目的就是希望发挥导电剂之间的协同、互补、激发作用。当然,混合浆料的分散问题会更加突出。
 
以上就是石墨烯导电浆料在锂电池中的应用和锂电池导电浆料的优缺点。实际应用中由于成本和工艺非常成熟原因,炭黑依然是目前锂电池中应用最广泛的导电材料,而碳纳米管和石墨烯作为新时代的宠儿,在科研和实际应用方面都取得了不俗的成绩,但碳纳米管和石墨烯的综合使用成本阻碍了产业化批量使用,到底谁将引领未来锂电池导电浆料的主流,我们拭目以待。
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