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石墨烯導電漿料在鋰電池中的應用,鋰電池導電漿料的優(yōu)缺點

石墨烯導電漿料在鋰電池中的應用,鋰電池導電漿料的優(yōu)缺點。當今社會日益增長的能源需求與環(huán)境壓力對電池提出了新的、更高的要求,對電池技術的發(fā)展來說既是機遇也是挑戰(zhàn)。石墨烯是目前人類已知導電性能最好的二維尺度納米碳材料,同時石墨烯還兼有良好的機械性能、最好的傳熱性能、獨特的形貌與結構特征,其在儲能電池技術領域中的應用越來越普遍。
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石墨烯導電漿料在鋰電池中的應用
石墨烯是目前導電性最好的材料,同時具有超高的電子遷移率、熱導率。利用石墨烯優(yōu)異的導電性、超大的比表面積、獨特的二維網(wǎng)絡結構,將其與其他導電材料混合、分散制備出導電漿料,在其體系中形成良好的三維導電網(wǎng)絡,用于鋰電池正極材料,能有效縮短電池充放電過程中Li+及電子的傳輸路徑,加快兩者的傳輸速度。這對于提高鋰電池的倍率性能、循環(huán)壽命、充電速度具有重要意義。
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導電漿料是電子元器件封裝、電極和互聯(lián)的關鍵材料。導電劑都各自有各自的特點,形態(tài)也是各有千秋。鋰電池生產(chǎn)的廠家大多會根據(jù)導電劑的形態(tài)、顆粒大小、比表面積、導電性能的不同而混合搭配使用導電劑。
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石墨烯鋰電池導電漿料其特征在于:其組分由石墨烯、導電炭黑、粘結劑、分散劑、溶劑、穩(wěn)定劑和去離子水組成;導電漿料的組分配比:石墨烯和導電炭黑混合物30~70份、粘結劑5-20份、分散劑5-15份、溶劑5-25份、去離子水5-25份。
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鋰電池導電漿料的優(yōu)缺點
1、導電炭黑
導電炭黑是目前鋰電池使用最廣泛的導電漿料,炭黑是一種無定形炭,在掃描電鏡下呈鏈狀或葡萄狀,質輕而疏松、粒徑小、比表面積比較大、在漿料中分散性較差容易團聚;且具有較強的吸油性。由于導電炭黑不能形成良好的導電網(wǎng)絡,導電性相對較差,而且電阻高且易于極化,因此在用導電炭黑進行極片制作時,往往與石墨、碳納米管、石墨烯等材料配合使用。
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2、導電石墨
石墨是一種晶體,晶格為六邊形層狀結構、相對較粗、導電性略差于導電炭黑,但具有更好的可壓縮性和可分散性,因此導電石墨一般配合導電炭黑使用,這樣不僅可以提高導電劑的分散性減少極片極化,還能提高電極的氧化還原能力和電池的充放性能。
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3、石墨烯
石墨烯呈片狀結構與活性物質呈面接觸形式,具有優(yōu)異的導電性能,用作導電劑時可以減少導電劑的用量。但石墨烯的片狀結構也阻礙了鋰離子的擴散,從而造成電池倍率性能下降。由于其成本較高、分散困難、具有阻礙鋰離子擴散等弊端尚未完全被工業(yè)化應用,因此目前一般將石墨烯添加到炭黑中配合使用。
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4、混合導電漿料
混合導電漿料就是將碳納米管、石墨烯、導電炭黑之間進行摻雜濫混合后形成的漿料。使用混合導電漿料,目的就是希望發(fā)揮導電劑之間的協(xié)同、互補、激發(fā)作用。當然,混合漿料的分散問題會更加突出。
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以上就是石墨烯導電漿料在鋰電池中的應用和鋰電池導電漿料的優(yōu)缺點。實際應用中由于成本和工藝非常成熟原因,炭黑依然是目前鋰電池中應用最廣泛的導電材料,而碳納米管和石墨烯作為新時代的寵兒,在科研和實際應用方面都取得了不俗的成績,但碳納米管和石墨烯的綜合使用成本阻礙了產(chǎn)業(yè)化批量使用,到底誰將引領未來鋰電池導電漿料的主流,我們拭目以待。

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