导电剂产品及市场培训(论坛分享).pptx

导电剂产品及市场培训 内容 导电剂概述导电剂的作用和导电机理碳黑 石墨 导电剂纤维类 纳米管类导电剂特密高C NERGY导电剂导电剂的选择和使用导电剂市场情况 导电剂概述 在锂电池正常的充放电过程 需要锂离子 电子的共同参与 这就要求锂离子电池的电极必须是离子和电子的混合导体 电极反应也只能够发生在电解液 导电剂 活性材料的接合处 然而锂离子电池的正极 负极活性材料的导电性都不尽如人意 正极活性材料多为过渡金属氧化物或者过渡金属磷酸盐 它们是半导体或者绝缘体 导电性较差 必须要加入导电剂来改善导电性 负极石墨材料的导电性稍好 但是在多次充放电中 石墨材料的膨胀收缩 使石墨颗粒间的接触减少 间隙增大 甚至有些脱离集电极 成为死的活性材料 不再参与电极反应 所以也需要加入导电剂保持循环 导电剂的作用及导电机理 一 导电剂的作用提升导电性 提高反应深度 反应界面 降低极化 减少锂枝晶的产生 提高电池的倍率特性提高放电平台提升循环寿命某些特殊导电剂还能够起到部分粘结剂的作用 并提高电池的安全性能 二 导电剂的导电机理1 电子导电性各类导电剂通过自身形成的导电网络 增强活性物质之间的接触 或增强活性物质之间的导电网络等方式 通过自身物理连接作用起到的对锂离子电池物理极化的改善作用 决定因素 导电剂自身导电性 形成网络数量 接触面积等 2 离子导电性各类导电剂通过吸收和保持电解液 为锂离子电池充放电过程中提供更多的电解液界面 间接的起到减少电化学极化的目的 决定因素 吸油值 OAN值或者DBP值 目前 几乎所有的导电剂都有以上两类导电性 碳黑类导电剂更倾向于提供锂离子导电性 石墨类更倾向于提供电子导电性 纤维类 碳管类导电剂两者导电性能均不错 导电剂的作用及导电机理 碳黑类导电剂 碳黑类导电剂一般关注一次粒径 聚集态 BET 吸油值等几个方面 1 SUPERPLi 简称SP SP是目前国内使用范围最广的导电剂 其是一款类炉黑法 MMM 法制备 的导电碳黑 是由直径为40nm左右的原生粒子 一次结构 团聚成150 200nm的原生聚集体 二次结构 再通过软团聚和人工压缩等后续加工成型 整体呈葡萄球链状 2 乙炔碳黑 简称AB AB采用电石法制备 即先用电石制成乙快气 经净化 使乙炔气在1400 左右高温下隔绝空气进行裂解 再经冷却 收集而得 3 超导碳黑一般将比表面积超过800m2 g的碳黑称为超导碳黑 一般超导碳黑的一次粒子表面非常粗糙 如ENSACO350G一次粒子呈现中空的开放式结构 由于超高的比表面积 为了便于分散往往经过了造粒 分散时建议使用干混工艺 并加入适当分散剂 碳黑类导电剂 SP的TEM SP的SEM 350G的SEM 多孔结构 碳黑类导电剂 常见几种碳黑导电剂 石墨类导电剂 常见几种石墨导电剂 石墨类导电剂 石墨类导电剂 KS系列更推荐用于正极1 KS系列导电剂是优异的导电剂 能提供良好的导电性 2 KS系列导电剂具有和正极活性物质更加匹配的形貌 能更利于正极压实密度的提升和正极克容量的发挥 SFG系列更推荐用于负极1 SFG系列导电剂是优异的导电剂 能提供良好的导电性 2 SFG系列导电剂具有片状的外形特征 与球形和类球形负极能更好的从形貌上匹配 以提高负极压实密度 3 SFG系列自身由于有很高的石墨化度 因此自身具有较高的克容量 半电池克容量达360mAh g 全电池设计容量可达320 340mAh g 4 SFG系列石墨是由原生石墨经过石墨化的人造石墨 与天然石墨负极匹配时可提供部分人造石墨的性能 达到复配石墨的效果 KS6一般不用于负极导电剂的原因 1 克容量低 仅290mAh g 2 比表面较高 不可逆容量较高 首次效率低 3 形貌配合不佳 纤维类 纳米管类导电剂的优点1 自身具有超高的电导率和导热率 因此能有效帮助电池提升倍率性能和改善电池高倍率放电过程中的温度一致性 2 具有较大的长径比特征 因此可利用纤维状的特征改善极片的柔软性 另外较大的长径比 有利于形成导电网络 能够提高活性材料之间及其与集电极之间的粘结牢固性 可以起到物理粘结剂的作用 3 利用纤维的特征 减小充放电过程中极片膨胀收缩对电池性能造成的负面影响 从而提高电池的循环性能 纤维类 纳米管类导电剂 纤维类 纳米管类导电剂 目前VGCF生产厂家主要是昭和电工 CNT生产厂家相对比较多 性质也有一些差异 如 北京天奈 深圳三顺 德方纳米 深圳纳米港 贝特瑞 德国拜耳等 VGCF结构特征 中空多管壁 CNT结构特征 中空 单壁 多壁 纤维类 纳米管类导电剂 VGCF CNT的TEM图像 纤维类 纳米管类导电剂 CNT在正极颗粒表明形成丰富的导电网络 纤维类 纳米管类导电剂 CNT在负极颗粒表明形成丰富的导电网络 纤维类 纳米管类导电剂 导电涂料 通过在铝箔上涂覆导电涂料 1 一方面提高活性物质与基材的粘结力 防止长期循环中后期的活性物质与基材之间的脱落 2 另一方面期望通过减少活性物质与基材之间的阻抗 提高电池的综合性能 溶剂型 EB 815 德国henkel 外观 黑色液体导电物质 石墨 碳黑 粘结剂 聚酰胺粘度 1500 4000mPa s 4号转子 20rpm5min25 C 比重 1 08固含量 27 29 表层电阻 15ohm sq 25um容忍温度 200 230 C 持续 可涂覆厚度 2 4 m缺点 需配合SBJ 3专用溶剂使用 由于涂料自身涉及环保问题 并不十分建议使用 导电涂料介绍 水溶型EB 012 德国henkel 外观 黑色液体 导电物质 石墨 炭黑 粘结剂 热塑性粘结剂溶剂 水粘度 50 200mPa s比重 1 09 1 14固含量 29 0 wt可涂覆厚度 2 4um 导电涂料 特密高C NERGY导电剂 为了应对锂电客户对原材料越来越高品质的要求 特密高推出有C NERGY产品 和传统产品相比 目前C NERGY主要是含铁量和杂质含量方面做了很大的改善 后续 C NERGY产品对粗砂含量方面也会加强控制 1 碳黑产品 a C65可以直接替换SP b C45导电性较C65更好 比表面更低 分散性能也会更好 浆料粘度会降低 可提升固含量 减少NMP的使用 另外C45使用在水性体系中效果更佳 2 石墨产品 特密高C NERGY导电剂 a L级导电剂与老产品相比提升了10 30 的导电性 可综合提升产品性能 b 金属杂质含量降低80 c 灰分大大降低 纯度提升 d 松装密度略微降低 辊压时可适当提高压力 防止掉粉 导电剂的选择和使用 1 根据正负极形貌来选择导电剂 为了在电极中形成有效地导电网络 导电节点由导电石墨来充当 导电支点 要像八爪鱼的触须一样和将活性物质颗粒吸在一起 因此 它们要有很细的粒径 要有链状的形貌 这些支点由导电碳黑来充当最合适 要有支点与节点之间的连接导线 它们要有良好的导电性 要有线状的形貌 VGCF和CNT正好符合这些要求 2 根据电池的倍率性 高低温性能要求来选择导电剂 3 根据成本来选择导电剂 4 合理搭配使用导电剂 有时不同导电剂的合理搭配能够起到意想不到的效果 目前常见的搭配有SP和KS6 SP和350G SP和ECP 600JD 350G和KS6等等 5 导电剂的分散 对于CNT VGCF ECP 600JD等纳米级的导电剂 在范德华力的作用下 极易团聚 很难分散 要使各种导电剂分散良