中國儲能網(wǎng)訊：由中國化學(xué)與物理電源協(xié)會舉辦的「2018年高能量密度鋰離子電池用新型導(dǎo)電添加劑高峰論壇」2018年4月12-13日在天津舉辦，本人有幸在現(xiàn)場學(xué)習(xí)了各位學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界專家同行的精彩報告，在這里和大家分享一二，如有出入還請批評指正。

新型導(dǎo)電劑開發(fā)背景（江蘇力信）

常用的導(dǎo)電劑材料比較（廈門寶瑞鋰電）

第一個報告是來自天大楊全紅教授

主要講了石墨烯導(dǎo)電劑的緣起現(xiàn)狀和展望，這是一個充滿詩意的報告，如果不是為了祖國的科學(xué)建設(shè)楊教授絕對會成為一代詩豪！

1，石墨烯的離子位阻效應(yīng)概念

石墨烯片層對鋰離子的傳輸有著阻礙作用特別是在大容量電池中，倍率性能很差

2，厚度和主材的依存性

電極厚度決定了離子傳輸路徑的長短，大倍率下需要良好的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性，另外對于主材料來講，微米尺度的 NMC 和 LCO 材料位阻不明顯。

3，對應(yīng)的解決方案

使用多孔石墨烯和多組分符合導(dǎo)電劑體系

第二個報告來自天津力神王琳經(jīng)理，分享了炭黑，石墨烯，以及新型單壁碳管在硅負(fù)極的應(yīng)用現(xiàn)狀和問題。

1，傳統(tǒng)導(dǎo)電劑炭黑方面

不同BET ，OAN，表面官能團(tuán)，結(jié)晶度，結(jié)構(gòu)的炭黑得出的電池循環(huán)差異明顯的原因是導(dǎo)電劑的分散問題-團(tuán)聚(如圖) 材料表面官能團(tuán)的多少決定了炭黑的分散難易程度，越多則相對好分散反之則難以分散。

但是官能團(tuán)太多的情況下又會影響到材料的導(dǎo)電性，也會同樣帶來電池性能的弱化。

對此問題的解決的解決辦法就是采用復(fù)合導(dǎo)電劑的方案，配合高導(dǎo)電性的CNT和漿料中的分散劑達(dá)到導(dǎo)電性和分散性兼顧的優(yōu)異性能。

2.石墨烯導(dǎo)電劑方面

之所以選擇石墨烯一個最根本原因是由于石墨烯有著最小的體積電阻率，作為導(dǎo)電劑使用能夠大幅降低極片體電阻率。

另外一個原因是石墨烯可以作為潤滑劑來提高極片的壓實密度:下圖對比了添加石墨烯前后極片的SEM照片。

但是石墨烯的應(yīng)用并不是完美的有很多問題需要解決，例如漿料的穩(wěn)定性-沉降問題和石墨烯片層回疊問題，石墨烯的離子位阻效應(yīng)-大倍率下阻礙鋰離子傳輸，純度問題-影響電池儲存產(chǎn)氣，膨脹。

實際上解決問題的辦法還是復(fù)合，石墨烯漿料復(fù)合炭黑或碳納米管以此來增加穩(wěn)定性構(gòu)建導(dǎo)電協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，對石墨烯進(jìn)行提純除雜操作電性能的提升如下圖數(shù)據(jù)所示。

對于石墨烯未來的發(fā)展方向，一個是做小片徑石墨烯，另外一個就是做造孔石墨烯。

3.新型導(dǎo)電劑的應(yīng)用

由于在硅碳負(fù)極體系的高膨脹，低效率和導(dǎo)電性差的客觀原因，對于導(dǎo)電劑開發(fā)方面提出了更高的要求，新型導(dǎo)電劑主要以長徑比超級高的單壁碳納米管SWCNT效果最為顯著，主要表現(xiàn)在對循環(huán)的明顯提升和對膨脹的抑制作用。

在新型鋰硫電池的應(yīng)用方面提出了S/CNT復(fù)合電極材料，表現(xiàn)出了良好的性能。

最后是個人認(rèn)為很有應(yīng)用前景的是導(dǎo)電劑在安全性能解決方案中的應(yīng)用-PCT功能導(dǎo)電劑，以碳材料為內(nèi)核包覆PCT材料。對于解決高能量密度電池的熱失控問題有非常大的幫助。但是其他專家朋友評論說 PTC 目前只是一個概念而已，在目前體系中幾乎沒有應(yīng)用前景，需要多方位著手解決電池?zé)崾Э貑栴}。

第三個要報告來自O(shè)CSiAl 公司的SWCNT在鋰電中的應(yīng)用

這個被稱為終極導(dǎo)電劑的材料來勢洶洶，目前只有這家俄羅斯企業(yè)能夠大規(guī)模量產(chǎn)的單壁碳納米管目前得到了電池客戶的廣泛認(rèn)可。

尤其是在高能量密度體系上的應(yīng)用，在正極的添加量低至0.06%，大約是普通多壁碳納米管添加量的1/20

這款單壁碳納米管導(dǎo)電劑由于其超級高的長徑比，作為新型導(dǎo)電劑在硅碳負(fù)極中的應(yīng)用目前已經(jīng)得到驗證，可以顯著提升電池的循環(huán)壽命（如圖3#比克18650-3500mAh）

數(shù)據(jù)來自比克林建博士

目前OCSiAl 在中國的授權(quán)合作伙伴沈陽伊斯特化學(xué)已經(jīng)啟動本地化導(dǎo)電漿料生產(chǎn)工廠，按照計劃2018年SWCNT分散液產(chǎn)能將達(dá)到5000噸。

接下來想分享下江蘇力信高遠(yuǎn)鵬經(jīng)理的報告

展示了力信技術(shù)路線圖，當(dāng)下能量密度的提升迫切需要包括導(dǎo)電劑在內(nèi)的材料體系的進(jìn)一步改善。

1，電極電阻最優(yōu)化

同樣的觀點是利用不同種類導(dǎo)電劑的協(xié)同作用，構(gòu)建點線面三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高離子，電子傳輸速率。下圖是對比數(shù)據(jù)。

2，能量密度最優(yōu)化三個方向

優(yōu)化導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，降低滲透闕值

開發(fā)新型導(dǎo)電粘結(jié)劑進(jìn)一步減少非活性物質(zhì)占比

新型導(dǎo)電劑更高的壓實密度和更小的極片反彈

3，漿料和極片生產(chǎn)過程優(yōu)化