目前市場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,本身的電導率很低,鋰離子電池的正極需要具備良好的電導性,因此需要在正極摻雜一些導電劑來提高電子電導率。
導電劑材料介于活性材料之間,在活性物質之間、活性物質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,加速電子的移動速率。此外,導電劑還可以改善極片的工作性能,促進極片的電解液滲透,從而提高電極的充放電效率和鋰電池的使用壽命。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,含量太低則電極中活性物質利用率低,電子導電通道少,不利于充放電;太高則降低了活性物質的相對含量,使電池容量降低。炭黑材料,其特點是點狀導電劑,也可以稱作零維導電劑,主要通過顆粒之間的點接觸提高導電性;碳納米管具有一維纖維狀結構的導電劑,增大了與電極材料顆粒的接觸,大大提高了電極的導電性,降低了極片電阻;石墨烯具有二維的片層狀結構,極大的增加了電極顆粒之間的接觸,提高了導電性,并降低了導電劑的用量,提高了鋰離子電池的能量密度。
| | | | |
| 導電性能優異,添加量小,提升能量密度,提升電池壽命 | | | |
| 導電性優異,比表面積大,添加量小,提升能量密度,可提升極片壓實性能 | | | |
| | 導電性能相對較差,添加量大,降低正極活性物質占比,全依賴進口 | | |
小編準備分3部曲依次介紹鋰離子電池導電劑:碳納米管,石墨烯,炭黑。? ? ? ? ? ? ? ??
碳納米管CNT為管狀的納米級石墨晶體,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管狀結構,可以分為單壁SWCNTs和多壁MWCNTs,一維結構的碳納米管與纖維類似呈長柱狀,內部中空。碳納米管具有極高的強度和極大的韌性,優異的導電性,導熱性,耐酸性和耐堿性。碳納米管一般直徑在5納米左右,長度達到10-20微米,它不僅能夠充當“導線”的作用,同時還具有雙電層效應,相當于超級電容器可以發揮高倍率特性。碳納米管缺點是比表面積較大,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、超細磨珠靜電分散等工藝解決。制備碳納米管工藝包括化學氣相沉淀法、激光蒸發法、石墨電弧法、水熱法等。
| | |
| 反應過程易于控制,反應溫度相對較低,產品純度較高,成本低,產量高,適用性強。 | |
| | |
| | 純度低,產率低,成本高,且電弧放電過程難以控制,難以工業化。 |
| | |
CVD法是碳納米管主要生產工藝,國內企業技術成熟,可以根據客戶需求批量化生產。碳納米管管徑越細、長度越長,導電性能越好。天奈科技FT2000系列碳納米管粉體,管徑2-4nm,長度≥500um,純度達80%以上,產品性能位于世界前列。1)催化劑制備:根據碳納米管生產需要,制備催化劑;2)CNT 粗粉制備:將催化劑放入碳納米管反應器,再將丙烯、氮氣等按照一定比例、氣流速度導入,在高溫條件下生長得到碳納米管粗粉;3)粗粉純化:純化工序,高溫氧化除去無定型碳雜質,石墨化除去催化劑金屬雜質;4)粉碎:將制得的碳納米管純粉于粉碎機內進行粉碎,制備得到分散性較好的碳納米管粉體。

長按識別二維碼關注公眾號,點擊公眾號下方菜單欄左側“微信群”,申請加入群聊
江蘇天奈科技股份公司成立于2011年,是一家致力于碳納米管、石墨烯的研發、生產及應用性開發和銷售的高新技術企業,商業化應用領域已包括鋰電池、導電高分子復合材料、抗靜電涂料、輪胎橡膠增強等;公司產品包括碳納米管粉體、碳納米管導電漿料、石墨烯復合導電漿料、碳納米管導電母粒等。青島昊鑫新能源科技有限公司成立于2012年,投資12000萬元,坐落于青島平度高新技術產業園,占地面積4萬平方米。昊鑫科技專注于二次電池用碳材料(包括鋰離子電池用天然石墨、人造石墨、硅碳;二次電池用碳納米管和石墨烯導電劑)的研發、生產和銷售。昊鑫科技擁有從石墨原礦開采到最終產品的全套現代化工藝和設備,年產碳納米管500噸,石墨烯500噸。?
深圳市三順納米新材料股份有限公司創立于2011年,是一家專注于碳納米技術的研發與碳納米材料的研發、生產和銷售的高新技術企業,公司致力于開發、生產高性能碳納米管(CNTs),產品應用于鋰離子電池導電劑、工程塑料、透明導電膜、場發射等。深圳市德方納米科技股份有限公司創建于2007年1月,是一家致力于鋰離子電池核心材料的研發、生產和銷售的國家高新技術企業。公司總部位于深圳市南山區,并在廣東佛山、云南曲靖建有大型研發和生產基地。深圳市金百納納米科技有限公司成立于2013年1月,是一家專業從事碳納米材料及相關產品研發、生產、銷售和服務的高新技術企業。公司為動力類鋰離子電池和消費類鋰離子電池生產商提供一體化解決方案。深圳市納米港有限公司成立于2001年4月25日 ,是國內較早從事碳納米管開發和生產的高科技企業。納米港依靠擁有自主知識產權的納米技術,已實現了碳納米管的產業化。納米港目前主要產品包括各種規格的碳納米管粉體、碳納米管導電漿料、納米晶石墨等碳基納米材料。東恒新能源成立于2011年,目前公司主要產品是碳納米管導電漿料、鋰離子電池石墨烯、鋰離子電池石墨烯和碳納米管導電漿料的融合研發,其中碳納米管粉末和碳納米管導電漿料已經成功銷入比亞迪、韓國三星、天津力神、哈光宇、ATL、萬象等國內外知名新能源企業中。LG化學創立于1947年,2019年進入全球化工企業10強,LG化學的自主生產的碳納米管作為直徑為納米的管狀碳的同素異形體,主要被用于需防靜電及電磁波干擾控制的導電性產品材料、汽車外置配件、用于靜電涂裝的塑料、鋰離子電池的導電材料。OCSiAl的創立于2009年,總部設在盧森堡,OCSiAl的年產能為90噸單壁碳納米管,占全球單壁碳納米管市場的97%。Nanocyl SA 于 2002 年在比利時成立,是制造工業多壁碳納米管 (MWCNT) 的先驅之一。Nanocyl 提供高質量的碳納米管 (CNT) 解決方案,可改善材料的性能,例如 ESD/導電性、機械增強、散熱和環保型污垢釋放。NANOCYL? NC7000? 系列薄多壁碳納米管通過催化化學氣相沉積 (CCVD) 工藝生產。
|
| | | |
| | 全球第一大碳納米管生產商,行業技術引領者,掌握核心指標控制技術,與國內一流電池企業合作關系穩定 | 20年:3萬噸漿料、1500噸粉體; 21年:5萬噸漿料、4000噸粉體 |
| | 客戶長期穩定,導電漿料產能大,擁有從石墨原礦開采到最終產品的全套現代化工藝和設備 | 19年:1.72萬噸漿料、500噸粉體; 20/21年:2萬噸漿料 |
| | 產品豐富度高,卡博特已打通資金、原料到產品應用全產業鏈,資金鏈穩健 | 18年11月開設新碳納米管工廠,目前規劃產能1萬噸 |
| | 擁有全球最大的流化床反應器,資金雄厚,品牌影響力大 | 21Q1前麗水工廠投資3.74億元,粉體產能從500噸擴大至1700噸 |
| | 開發、制造和銷售工業多壁碳納米管(MWCNT)和其配方產品,包括納米磷酸鐵鋰、碳納米管導電液及碳納米管等。海外認可度高。 | 主要CNT產品NC7000:平均直徑9.5nm,長度1.5mm |
| | 世界上唯一擁有規模化工業合成單壁CNT技術的公司,主要產品為TUBALL,在美韓中印等國均已開展業務。三大研發中心(俄羅斯、上海、盧森堡)涵蓋五大主要應用:電池、塑料、涂料、復合材料和彈性體。 | 兩條生產線總產能75噸占全球單壁CNT 市場90%以上份額。23年盧森堡新產線投產后產能達175噸。 |
資料來源:各公司官網,個人圖書館,東吳證券研究所,電池中國網等原文始發于微信公眾號(鋰電產業通):鋰電池用碳納米管10強