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導(dǎo)電劑是為了保證電有良好的充放電性能,在極片制作時通常加入一定量的導(dǎo)電物質(zhì),在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用,以減小電極的接觸電阻加速電子的移動速率,同時也能有效地提高鋰離子在電極材料中的遷移速率,從而提高電極的充放電效率。
導(dǎo)電劑都各自有各自的特點,形態(tài)也是各有千秋。鋰離子電池生產(chǎn)的廠家大多會根據(jù)導(dǎo)電劑的形態(tài)、顆粒大小、比表面積、導(dǎo)電性能的不同而混合搭配使用導(dǎo)電劑。
當(dāng)前鋰電池使用較廣泛的導(dǎo)電劑可分為導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨和新型導(dǎo)電劑等三大類,新型導(dǎo)電劑主要指碳納米管、石墨烯等。
碳納米管導(dǎo)電導(dǎo)電劑優(yōu)缺點
(1) 碳納米管具有良好的電子導(dǎo)電性,纖維狀結(jié)構(gòu)能夠在電極活性材料中形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò);
(2) 添加碳納米管后極片有較高的韌性, 能改善充放電過程中材料體積變化而引起的剝落, 提高循環(huán)壽命;
(3) 碳納米管可大幅度提高電解液在電極材料中的滲透能力;
(4) 碳納米管的主要缺點在于不易分散。
碳納米管及碳納米管導(dǎo)電劑的定義及要求
以碳納米管為主要固體成分且作為導(dǎo)電介質(zhì),與某種液體組成的多相混合物。根據(jù)液體的類別,一般分為水性漿料和非水性漿料。
碳納米管:由碳原子構(gòu)成的納米管。通常由卷曲的碳層構(gòu)成,包括單壁碳納米管、雙壁碳納米管和多壁碳納米管。
碳納米管導(dǎo)電劑的技術(shù)要求
1、外觀:產(chǎn)品外觀應(yīng)為黑色液體漿料,狀態(tài)均勻,無明顯顆粒,有一定的流動性。
2、漿料中碳納米管應(yīng)符合GB/T中的技術(shù)要求。
3、漿料細度應(yīng)不超過10μm。
4、碳管濃度稀釋至0.005%(質(zhì)量分數(shù))時的透光率應(yīng)不超過20%。
5、漿料涂膜的體積電阻率不大于1.0Ω·cm。
碳納米管導(dǎo)電劑的分散技術(shù)三要素
碳納米管分散技術(shù)三要素:分散介質(zhì)、分散劑和分散設(shè)備
1、分散介質(zhì)
(1)根據(jù)粘度不同,分散介質(zhì)分為高粘度、中粘度和低粘度三種。在低粘度介質(zhì)中,如水和有機溶劑,碳納米管易于分散。中粘度介質(zhì)如液態(tài)環(huán)氧樹脂、液態(tài)硅橡膠等,高粘度介質(zhì)如熔融態(tài)的塑料。
(2)此處介紹的碳納米管分散技術(shù),針對中、低粘度分散介質(zhì)。
2、分散劑
(1)分散劑的選擇,與分散介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、極性、溶度參數(shù)等密切相關(guān)。
(2)分散劑的用量,與碳納米管比表面積和共價鍵修飾的功能基團有關(guān)。
(3)水性介質(zhì)中,*使用TNWDIS。強極性有機溶劑中,如醇、DMF、NMP, *使用TNADIS。中等極性有機溶劑如酯類、液態(tài)環(huán)氧樹脂、液態(tài)硅橡膠,*使用TNEDIS 。
3、分散設(shè)備
(1)超聲波分散設(shè)備:非常適合實驗室規(guī)模、低粘度介質(zhì)分散碳納米管,用于中、高粘度介質(zhì)時會受到限制。
(2)研磨分散設(shè)備:適合大規(guī)模地分散碳納米管、中粘度介質(zhì)分散碳納米管。
(3)采用“先研磨分散、后超聲波分散”組合方法,可以高效、穩(wěn)定地分散碳納米管分散劑用量*。
碳納米管導(dǎo)電劑分散難點
碳納米管導(dǎo)電劑分散其實也就是所謂的納米級物料的分散,在做納米粉體分散或研磨時,因為粉體尺度由大變小的過程中,范德華力及布朗運動現(xiàn)象逐漸明顯且重要。選擇適當(dāng)助劑以避免粉體再次凝聚及選擇適當(dāng)?shù)难心C來控制研磨漿料溫度以降低或避免布朗運動影響,是濕法研磨分散方法能否成功地得到納米級粉體研磨及分散關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)合鎮(zhèn)江碳管企業(yè),*使用ERS4000系列超高速分散機進行分散。
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