导电剂对磷酸铁锂电池充放电性能有何影响

来源：3499拉斯维加斯  日期：2019-03-11 14:10  浏览量：次

　　导电剂对磷酸铁锂电池充放电性能有何影响？导电剂的首要作用是提高电子电导率。在极片制作时通常加入一定量的导电剂，在活性物质之间与集流体起到收集微电流的作用，能加强磷酸铁锂电池的导电性。

　　导电剂对磷酸铁锂电池充放电性能有何影响？

　　在磷酸铁锂电池浆料的制备过程导电剂的加入仍是必不可少的。添加导电剂，可以使其在LiFePO中形成导电网络，收集微电流，减小电极的接触电阻，加速电子的迁移速率，从而提高LiFePO的充放电性能。

　　磷酸铁锂材料由于具有成本低、环境相容性好、比容量较高、稳定性好等优点，成为一种极具应用潜力的锂离子电池正极材料。由于磷酸铁锂材料的导电率低，在配料时需加入一定量的导电剂，导电剂比表面积大，单位质量颗粒多，有利于在电极中开成链式导电网络，从而提高电极的导电率，有助于磷酸铁锂电池的容量发挥和降低电池极化内阻。

　　常用的导电剂有碳黑、石墨、碳纤维、金属纤维等。高结构炭黑颗粒细，网状链堆积紧密、比表面积大，有利于在电极中形成链式导电结构。其中在众多炭黑种类中以乙炔黑(AB)为最佳。一般认为，乙炔黑晶格化程度低，锂离子在其中嵌入与脱出的吉布斯自由能相差不大；又因为乙炔黑的导电率较大，且电阻放热较小，故其影响磷酸铁锂电池安全性的程度较小。

　　石墨和碳纤维具有导电性好、密度小、结构稳定以及化学稳定性等特性，也常被用作锂离子电池正极材料的导电剂。碳纳米管作为一种纳米纤维材料，有很高的长径比，较大的比表面积和好的导电导热性能，理论上是锂离子电池理想的导电剂。

　　导电剂的含量对于提高LiFePO4磷酸铁锂电池的充放电性能也有明显的影响。导电剂含量太低则难以形成有效的导电网络，不能形成足够的电子导电通道，不利于大电流充放电；含量太高则降低了活性物质的相对含量，使电池的体积比容量降低。

　　在磷酸铁锂电池正极材料中采用1%CNT+3%superP+1%KS-6复合添加剂，可以发挥复合添加剂的协同作用，可以有效提高电芯的整体性能。实验数据表明，电芯分容比容量达到146.32mAh/g，高于采用CNT+superP复合添加剂的电芯分容比容量139.06mAh/g；

　　前者电芯分容后内阻平均值为1.0mΩ，而后者是3.25mΩ。此外，添加CNT+SP+KS-6复合添加剂电芯的自放电小，电池循环性能优良，电池经过2165次循环，容量保持率为91.78%，电池循环寿命预计可达4000以上（80%DOD），可以满足动力电池和储能磷酸铁锂电池的需求。

　　导电剂的含量会影响电池哪些性能？

　　a.导电剂在电极中的作用是提供电子移动的通道，导电剂含量适当能获得较高的放电容量和较好的循环性能，含量太低则电子导电通道少，不利于大电流充放电；太高则降低了活性物质的相对含量，使电池容量降低。

　　b.导电剂的存在可以影响电解液在磷酸铁锂电池体系内的分布，由于受锂离子电池的空间限制，注入的电解液量是有限的，一般是处于贫液状态，而电解液作为电池体系内部连接正负极的离子体，其分布对锂离子在液相中的迁移扩散有着至关重要的影响。

　　目前碳纳米管和石墨烯均可做成导电浆料，价格比普通炭黑SP贵很多。炭黑是非常成熟的导电剂，价格比较稳定。CNT和石墨烯未来随着规模化效应的提高，其价格下降空间相对较大，未来应用前景客观。

　　C.当导电剂的含量达到一个转折点就行，太多只会减少电极密度，使容量下降，而太少则会导致电极中活性物质利用率低，且高倍率放电性能下降。

　　作为磷酸铁锂电池关键非主材之一的导电剂,在整个锂离子极片上起到了非常重要的作用,它最基本的功能就是导电。虽然其在电池中所占的份量较少，但很大程度地影响着锂离子电池的性能，对改善电池循环性能、容量发挥、倍率性能等有着很重要的作用。