锂电池用碳纳米管10强
目前市场上的主要锂离子电池正极材料如磷酸铁锂、钴酸锂、三元材料等,本身的电导率很低,锂离子电池的正极需要具备良好的电导性,因此需要在正极掺杂一些导电剂来提高电子电导率。
导电剂材料介于活性材料之间,在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用,以减小电极的接触电阻,加速电子的移动速率。此外,导电剂还可以改善极片的工作性能,促进极片的电解液渗透,从而提高电极的充放电效率和锂电池的使用寿命。
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,含量太低则电极中活性物质利用率低,电子导电通道少,不利于充放电;太高则降低了活性物质的相对含量,使电池容量降低。
锂离子电池导电剂进化阶段
炭黑材料,其特点是点状导电剂,也可以称作零维导电剂,主要通过颗粒之间的点接触提高导电性;碳纳米管具有一维纤维状结构的导电剂,增大了与电极材料颗粒的接触,**提高了电极的导电性,降低了极片电阻;石墨烯具有二维的片层状结构,极大的增加了电极颗粒之间的接触,提高了导电性,并降低了导电剂的用量,提高了锂离子电池的能量密度。
***介绍的主角 -- 碳纳米管
碳纳米管CNT为管状的纳米级石墨晶体,是单层或多层的石墨层围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管状结构,可以分为单壁SWCNTs和多壁MWCNTs,一维结构的碳纳米管与纤维类似呈长柱状,内部中空。
碳纳米管具有极高的强度和极大的韧性,优异的导电性,导热性,耐酸性和耐碱性。碳纳米管一般直径在5纳米左右,长度达到10-20微米,它不仅能够充当“导线”的作用,同时还具有双电层效应,相当于超级电容器可以发挥高倍率特性。
碳纳米管缺点是比表面积较大,不易分散。因此需要解决CNT的分散性,目前可以通过高速剪切、添加分散剂、做成分散浆料、超细磨珠静电分散等工艺解决。
制备碳纳米管工艺包括化学气相沉淀法、激光蒸发法、石墨电弧法、水热法等。
CVD法是碳纳米管主要生产工艺,国内企业技术成熟,可以根据客户需求批量化生产。碳纳米管管径越细、长度越长,导电性能越好。天奈科技FT2000系列碳纳米管粉体,管径2-4nm,长度≥500um,纯度达80%以上,产品性能位于世界前列。
天奈科技碳纳米管生产工序
1)催化剂制备:根据碳纳米管生产需要,制备催化剂;2)CNT 粗粉制备:将催化剂放入碳纳米管反应器,再将丙烯、氮气等按照一定比例、气流速度导入,在高温条件下生长得到碳纳米管粗粉;3)粗粉纯化:纯化工序,高温氧化除去无定型碳杂质,石墨化除去催化剂金属杂质;4)粉碎:将制得的碳纳米管纯粉于粉碎机内进行粉碎,制备得到分散性较好的碳纳米管粉体。