分享丨再谈新型导电剂在高能量密度锂离子电池中的应用

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这两天笔者去常州参加了第二届锂离子电池导电剂会议，距离上一届天津研讨会已经两年多的时间了，这次因为疫情的影响比正常情况推迟了好几个月才得以顺利召开。很多业内朋友也都来参加听了会议报告，今天想和没来参加的朋友一起分享这届会议上有哪些值得注意的内容。

我们都知道，导电剂的使用是要平衡好长程导电和短程导电网络以及平衡好锂电和电子导电。电池中导电添加剂从结构上可以分为三大类：

• 点状导电剂 代表的是炭黑类（SP,ECP等）

• 线状导电剂 代表的是碳纳米管类（多壁碳纳米管，单/双壁碳纳米管，VGCF等）

• 面状导电剂 代表的是石墨/烯类（石墨烯，导电石墨）

就是上面所讲的的碳纳米管和石墨烯类导电剂我们一般称作新型导电剂，关于这些导电剂具体的具体分类和导电机理，大家可以直接看我在2年前的分享文章链接：分享丨新型导电剂在高能量密度锂离子电池中的应用

时隔两年，这些新型导电剂市场和应用上有什么新的进展吗？其实今年我印象最深的就是业界朋友关于单壁碳纳米管(SWCNT)的讨论。

本文重点分享下几家具有代表性的电池厂在单壁碳纳米管的应用进展：

1，某全球TOP1公司分享的关于单壁碳管的应用

• 单壁碳纳米管与用常规多壁碳纳米管相比，其比表面积大（10-20倍），管径细（<1-3nm）,长径比大（～2500），同质量时数量较多导电网络好；

• 单壁碳纳米管在非常低的含量下形成非常好的3D导电网络，用于高loading正极，减少导电剂整体用量，同时导电性无loss。

• 活性材料颗粒间导电网络长程连接.

• 多次充放电中，活性材料的膨胀收缩，使颗粒间接触减少，间隙增大，高效单壁碳纳米管依然可以维持持久导电网络，提升循环容量保持率。

同时也提出了其面临的一些问题，比如结构缺陷尽可能减少，控制拉曼光谱ld/lg约等于0，这样导电性会更好。另外金属杂质含量近一步降低，水含量、无定形碳及杂质含量减少，性能发挥越优。实际量产中低成本也是考虑的关键因素。

2，力神王博士关于单壁碳纳米管的分享

对比其它导电剂，单壁碳纳米管可以显著提升硅负极的循环寿命

3，星盈科技娄博士关于单壁碳纳米管的分享

• 单壁碳纳米管具有更大的长径比（＞2500），在电池应用中具有更低的阻抗，表现出优异的倍率性能。

• 极片有着更好的柔韧性和机械稳定性，在反复脱嵌锂膨胀过程中能保持良好的导电网络。

• 导电炭黑与单壁碳纳米管复合使用可以使极片有较好的保液能量，提升循环后期硅负极电池的寿命。

另外在正极体系上单壁碳纳米管同样得到了不错的应用进展，珠海冠宇彭总在高电压LCO体系中CNT导电浆料的应用与开发报告中提出，新一代碳纳米管导电剂，管径越薄越好，长径比越大越好，但是要注意分散剂的使用。他们还提到必须和其它导电剂复配，单独用CNT在高电压可能有风险。

在世界范围内来看单壁碳管这个 产品，据笔者了解能够唯一规模化（年产百吨级粉末）低成本量产的公司唯有OCSiAl一家了，当然如今能够在电池中成功应用也是走了很长一段路。

目前在国内已经授权沈阳伊斯特化学作为在中国本地化导电浆料的制造商，并且已经成功通过国内各大知名电池厂商的产品认证和审核。

同样的国内的碳管龙头企业也没有停止研发的脚步，例如天奈公司的严总介绍，其正在开发中的单/双壁碳纳米管，与量产的单壁产品对比还是有着不小的差距，主要体现在管径，IG/ID，杂质含量控制等。

添加量上，其研发品在正极体系可以做到0.1%（会上C公司专家讲使用单壁最低做到0.01%）相对于多壁可以做到1-8替换。在硅负极体系上，添加量可以做到0.5%（目前单壁做到0.05%的水平）

天奈的观点同样是推荐与其他类型导电剂复配使用提升导电网络性能。