鋰電池用碳納米管10強(qiáng)

來源：發(fā)布時(shí)間：2024-09-29

目前市場(chǎng)上的主要鋰離子電池正極材料如磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料等，本身的電導(dǎo)率很低，鋰離子電池的正極需要具備良好的電導(dǎo)性，因此需要在正極摻雜一些導(dǎo)電劑來提高電子電導(dǎo)率。

導(dǎo)電劑材料介于活性材料之間，在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用，以減小電極的接觸電阻，加速電子的移動(dòng)速率。此外，導(dǎo)電劑還可以改善極片的工作性能，促進(jìn)極片的電解液滲透，從而提高電極的充放電效率和鋰電池的使用壽命。

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導(dǎo)電劑含量適當(dāng)能獲得較高的放電容量和較好的循環(huán)性能，含量太低則電極中活性物質(zhì)利用率低，電子導(dǎo)電通道少，不利于充放電；太高則降低了活性物質(zhì)的相對(duì)含量，使電池容量降低。

鋰離子電池導(dǎo)電劑進(jìn)化階段

炭黑材料，其特點(diǎn)是點(diǎn)狀導(dǎo)電劑，也可以稱作零維導(dǎo)電劑，主要通過顆粒之間的點(diǎn)接觸提高導(dǎo)電性；碳納米管具有一維纖維狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電劑，增大了與電極材料顆粒的接觸，**提高了電極的導(dǎo)電性，降低了極片電阻；石墨烯具有二維的片層狀結(jié)構(gòu)，極大的增加了電極顆粒之間的接觸，提高了導(dǎo)電性，并降低了導(dǎo)電劑的用量，提高了鋰離子電池的能量密度。

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***介紹的主角 -- 碳納米管

碳納米管CNT為管狀的納米級(jí)石墨晶體，是單層或多層的石墨層圍繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成的無縫納米級(jí)管狀結(jié)構(gòu)，可以分為單壁SWCNTs和多壁MWCNTs，一維結(jié)構(gòu)的碳納米管與纖維類似呈長(zhǎng)柱狀，內(nèi)部中空。

碳納米管具有極高的強(qiáng)度和極大的韌性，優(yōu)異的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，耐酸性和耐堿性。碳納米管一般直徑在5納米左右，長(zhǎng)度達(dá)到10-20微米，它不僅能夠充當(dāng)“導(dǎo)線”的作用，同時(shí)還具有雙電層效應(yīng)，相當(dāng)于超級(jí)電容器可以發(fā)揮高倍率特性。

碳納米管缺點(diǎn)是比表面積較大，不易分散。因此需要解決CNT的分散性，目前可以通過高速剪切、添加分散劑、做成分散漿料、超細(xì)磨珠靜電分散等工藝解決。

制備碳納米管工藝包括化學(xué)氣相沉淀法、激光蒸發(fā)法、石墨電弧法、水熱法等。

CVD法是碳納米管主要生產(chǎn)工藝，國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)成熟，可以根據(jù)客戶需求批量化生產(chǎn)。碳納米管管徑越細(xì)、長(zhǎng)度越長(zhǎng)，導(dǎo)電性能越好。天奈科技FT2000系列碳納米管粉體，管徑2-4nm，長(zhǎng)度≥500um，純度達(dá)80%以上，產(chǎn)品性能位于世界前列。

天奈科技碳納米管生產(chǎn)工序

1）催化劑制備：根據(jù)碳納米管生產(chǎn)需要，制備催化劑；2）CNT 粗粉制備：將催化劑放入碳納米管反應(yīng)器，再將丙烯、氮?dú)獾劝凑找欢ū壤?、氣流速度?dǎo)入，在高溫條件下生長(zhǎng)得到碳納米管粗粉；3）粗粉純化：純化工序，高溫氧化除去無定型碳雜質(zhì)，石墨化除去催化劑金屬雜質(zhì)；4）粉碎：將制得的碳納米管純粉于粉碎機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉碎，制備得到分散性較好的碳納米管粉體。

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