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導電劑對磷酸鐵鋰電池的充放電性能有什么影響?導電劑的含量會影響電池的哪些性能?

鉅大LARGE  |  點擊量:1560次  |  2019年11月27日  

導電劑對磷酸鐵鋰電池充放電性能有何影響?



在磷酸鐵鋰電池漿料的制備過程導電劑的加入仍是必不可少的。添加導電劑,可以使其在LiFePO中形成導電網絡,收集微電流,減小電極的接觸電阻,加速電子的遷移速率,從而提高LiFePO的充放電性能。



磷酸鐵鋰材料由于具有成本低、環境相容性好、比容量較高、穩定性好等優點,成為一種極具應用潛力的鋰離子電池正極材料。由于磷酸鐵鋰材料的導電率低,在配料時需加入一定量的導電劑,導電劑比表面積大,單位質量顆粒多,有利于在電極中開成鏈式導電網絡,從而提高電極的導電率,有助于磷酸鐵鋰電池的容量發揮和降低電池極化內阻。



常用的導電劑有碳黑、石墨、碳纖維、金屬纖維等。高結構炭黑顆粒細,網狀鏈堆積緊密、比表面積大,有利于在電極中形成鏈式導電結構。其中在眾多炭黑種類中以乙炔黑(AB)為最佳。一般認為,乙炔黑晶格化程度低,鋰離子在其中嵌入與脫出的吉布斯自由能相差不大;又因為乙炔黑的導電率較大,且電阻放熱較小,故其影響磷酸鐵鋰電池安全性的程度較小。



石墨和碳纖維具有導電性好、密度小、結構穩定以及化學穩定性等特性,也常被用作鋰離子電池正極材料的導電劑。碳納米管作為一種納米纖維材料,有很高的長徑比,較大的比表面積和好的導電導熱性能,理論上是鋰離子電池理想的導電劑。





導電劑的含量會影響電池哪些性能?



a.導電劑在電極中的作用是提供電子移動的通道,導電劑含量適當能獲得較高的放電容量和較好的循環性能,含量太低則電子導電通道少,不利于大電流充放電;太高則降低了活性物質的相對含量,使電池容量降低。



b.導電劑的存在可以影響電解液在磷酸鐵鋰電池體系內的分布,由于受鋰離子電池的空間限制,注入的電解液量是有限的,一般是處于貧液狀態,而電解液作為電池體系內部連接正負極的離子體,其分布對鋰離子在液相中的遷移擴散有著至關重要的影響。



目前碳納米管和石墨烯均可做成導電漿料,價格比普通炭黑SP貴很多。炭黑是非常成熟的導電劑,價格比較穩定。CNT和石墨烯未來隨著規模化效應的提高,其價格下降空間相對較大,未來應用前景客觀。



C.當導電劑的含量達到一個轉折點就行,太多只會減少電極密度,使容量下降,而太少則會導致電極中活性物質利用率低,且高倍率放電性能下降。



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