導電劑對磷酸鐵鋰電池充放電性能有何影響

來源：存能電氣  日期：2019-03-11 14:10  瀏覽量：次

　　導電劑對磷酸鐵鋰電池充放電性能有何影響？導電劑的首要作用是提高電子電導率。在極片制作時通常加入一定量的導電劑，在活性物質之間與集流體起到收集微電流的作用，能加強磷酸鐵鋰電池的導電性。

　　導電劑對磷酸鐵鋰電池充放電性能有何影響？

　　在磷酸鐵鋰電池漿料的制備過程導電劑的加入仍是必不可少的。添加導電劑，可以使其在LiFePO中形成導電網絡，收集微電流，減小電極的接觸電阻，加速電子的遷移速率，從而提高LiFePO的充放電性能。

　　磷酸鐵鋰材料由于具有成本低、環境相容性好、比容量較高、穩定性好等優點，成為一種極具應用潛力的鋰離子電池正極材料。由于磷酸鐵鋰材料的導電率低，在配料時需加入一定量的導電劑，導電劑比表面積大，單位質量顆粒多，有利于在電極中開成鏈式導電網絡，從而提高電極的導電率，有助于磷酸鐵鋰電池的容量發揮和降低電池極化內阻。

　　常用的導電劑有碳黑、石墨、碳纖維、金屬纖維等。高結構炭黑顆粒細，網狀鏈堆積緊密、比表面積大，有利于在電極中形成鏈式導電結構。其中在眾多炭黑種類中以乙炔黑(AB)為最佳。一般認為，乙炔黑晶格化程度低，鋰離子在其中嵌入與脫出的吉布斯自由能相差不大；又因為乙炔黑的導電率較大，且電阻放熱較小，故其影響磷酸鐵鋰電池安全性的程度較小。

　　石墨和碳纖維具有導電性好、密度小、結構穩定以及化學穩定性等特性，也常被用作鋰離子電池正極材料的導電劑。碳納米管作為一種納米纖維材料，有很高的長徑比，較大的比表面積和好的導電導熱性能，理論上是鋰離子電池理想的導電劑。

　　導電劑的含量對于提高LiFePO4磷酸鐵鋰電池的充放電性能也有明顯的影響。導電劑含量太低則難以形成有效的導電網絡，不能形成足夠的電子導電通道，不利于大電流充放電；含量太高則降低了活性物質的相對含量，使電池的體積比容量降低。

　　在磷酸鐵鋰電池正極材料中采用1%CNT+3%superP+1%KS-6復合添加劑，可以發揮復合添加劑的協同作用，可以有效提高電芯的整體性能。實驗數據表明，電芯分容比容量達到146.32mAh/g，高于采用CNT+superP復合添加劑的電芯分容比容量139.06mAh/g；

　　前者電芯分容后內阻平均值為1.0mΩ，而后者是3.25mΩ。此外，添加CNT+SP+KS-6復合添加劑電芯的自放電小，電池循環性能優良，電池經過2165次循環，容量保持率為91.78%，電池循環壽命預計可達4000以上（80%DOD），可以滿足動力電池和儲能磷酸鐵鋰電池的需求。

　　導電劑的含量會影響電池哪些性能？

　　a.導電劑在電極中的作用是提供電子移動的通道，導電劑含量適當能獲得較高的放電容量和較好的循環性能，含量太低則電子導電通道少，不利于大電流充放電；太高則降低了活性物質的相對含量，使電池容量降低。

　　b.導電劑的存在可以影響電解液在磷酸鐵鋰電池體系內的分布，由于受鋰離子電池的空間限制，注入的電解液量是有限的，一般是處于貧液狀態，而電解液作為電池體系內部連接正負極的離子體，其分布對鋰離子在液相中的遷移擴散有著至關重要的影響。

　　目前碳納米管和石墨烯均可做成導電漿料，價格比普通炭黑SP貴很多。炭黑是非常成熟的導電劑，價格比較穩定。CNT和石墨烯未來隨著規模化效應的提高，其價格下降空間相對較大，未來應用前景客觀。

　　C.當導電劑的含量達到一個轉折點就行，太多只會減少電極密度，使容量下降，而太少則會導致電極中活性物質利用率低，且高倍率放電性能下降。

　　作為磷酸鐵鋰電池關鍵非主材之一的導電劑,在整個鋰離子極片上起到了非常重要的作用,它最基本的功能就是導電。雖然其在電池中所占的份量較少，但很大程度地影響著鋰離子電池的性能，對改善電池循環性能、容量發揮、倍率性能等有著很重要的作用。