背景故事
锂离子电池正负极极片制作时通常加入一定量的导电剂,以起到加速电子移动速率的作用,同时也能够有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率,从而提高电池的充放电效率(倍率性能),降低电池内阻和提高容量发挥(导电性能)。导电炭黑主要性能参数有:一次粒径、支链结构、比表面积(BET)、吸油值(DBP)等。
随着锂电池市场发展,锂电池向更高能量密度、更高倍率性能方向发展,因此需要添加量更少、导电性更好的导电剂。随着分散设备和辅助分散助剂的日益发展,高比表、高结构度的超导炭黑的分散问题已经基本解决,中高端锂电池对超导炭黑的需求逐年增加。
产品介绍
益瑞石(IMERYS)的导电炭黑SUPER P® Li及导电石墨KS6已在锂电池行业广泛使用。同时,益瑞石一直关注着超导炭黑的市场发展,除超导炭黑ENSACO® 350G之外,又研发了针对锂电池应用的高比表炭黑产品C130和C600,相对于SUPER P® Li有更好的导电性,在同等导电性能下,添加比例更低。其中130T添加量为SUPER P® Li的60-80%,ENSACO®350G、C600添加量仅为SUPER P® Li的40-60%。如下表所示:
![IMERYS ENSACO 导电炭黑 IMERYS ENSACO 导电炭黑](https://omo-oss-image.thefastimg.com/portal-saas/new2022062910263533464/cms/image/dd241183-a7d7-4c85-9098-bcdfd0fa25c5.png)
注:因超导炭黑350G存在高支链结构,且一次颗粒粒径小,在电池浆料中存在分散困难的问题。为解决客户制浆工艺问题,我公司(上海海逸科贸有限公司)可提供分散好的350G分散液(采用NMP溶剂,有效炭黑固含量≥12%)。
1、C130、C600与SUPER P® Li炭黑电性能测试对比:
![导电炭黑sp 导电炭黑sp](https://omo-oss-image.thefastimg.com/portal-saas/new2022062910263533464/cms/image/23c72332-7d8e-4a10-9e41-86da2bf6443d.png)
2、C130、C600与SUPER P® Li不同添加量时电性能测试对比:
![super p li 导电炭黑 super p li 导电炭黑](https://omo-oss-image.thefastimg.com/portal-saas/new2022062910263533464/cms/image/27629d8c-b3fd-46b6-ad66-9084c4956c66.png)
![锂电池级导电炭黑 锂电池级导电炭黑](https://omo-oss-image.thefastimg.com/portal-saas/new2022062910263533464/cms/image/6de7bc55-07ad-4598-99ec-ae41b242a69f.png)
如上图,炭黑在电池极片中非饱和状态下(低添加量时),C600超导炭黑对应的电芯DCR和倍率性能最优。炭黑在极片中添加量越少,C600和C130炭黑的导电优势越明显。C130和SUPER P® Li在添加量<1%时,效果差异才会显现出来。炭黑添加量过多时,不同的炭黑均可以构建完整的导电网络,导电效果差异相对较小。
3、超导炭黑350G与常规导电炭黑SUPER P® Li电阻测试对比:
![超导炭黑350G 超导炭黑350G](https://omo-oss-image.thefastimg.com/portal-saas/new2022062910263533464/cms/image/eba3d62a-7a02-41b7-bca6-55f31cf3cede.png)
总结
通过以上说明和对比数据分析,在电芯中使用C130、C600和350G, 可以提高锂电池的倍率性能和电池能量密度。C130、C600和350G比表更高、结构度更高的炭黑产品更适用于高能量密度、高倍率电芯产品,符合锂电池性能发展的需求,也会为锂电池性能的提升提供材料支撑。