锂离子电池导电剂从无序的零维导电材料过渡到一维的碳纳米管材料,再到二维的石墨烯材料,历经了技术的演变和升级。我们之前已经对一维碳纳米管和二维石墨烯有所了解,今天我们将深入探讨点状炭。
炭黑,作为一种无定形碳,具有轻、松而极细的黑色粉末特性。它主要采用有机物(如天然气、重油等)不完全燃烧或受热分解得到,并通过高温处理提高其导电性与纯度。在扫描电镜下,炭黑呈链状或葡萄状,单个炭黑颗粒拥有巨大的比表面积。
炭黑是目前锂离子电池中应用最广泛的导电剂。其高比表面积和紧密堆积的结构有利于颗粒间的紧密接触,形成电极中的导电网络。这种结构不仅高效率,而且分支广泛。通过覆盖活性物质粒子,并在间隙内添加导电炭黑,可以大大提高正负极之间的嵌入和脱嵌活动。
炭黑的分类主要分为SP、科琴黑ECP、乙炔黑等。
SP导电炭黑的特点包括高纯度、适中比表面积和优越的加工性能,使其既可用于正极也可用于负极中。在较低的添加量下,它能在电极中表现出良好的协,有效改善电池的循环容量和寿命。
科琴黑因其独特的支链状形态而具有出色的导电性。它只需要极低的添加量就能达到高导电性,与其他导电炭黑相比,其导电体接触点多,支链形成较多导电通路。
至于乙炔炭黑,它是黑色粉末状微粒,由碳化钙热解时的副产物分解精制得到。其生产过程涉及高温分解和连续热解等步骤。
生产工艺包括炉法、接触法(槽法和无槽气法)以及热解法。其中炉法是通过供以适量的空气,在反应炉内形成密闭的湍流系统,使一部分原料烃和空气燃烧放热,炉内形成高温环境,使得另一部解产生炭黑。
在生产企业方面,全球范围内有卡博特()、欧励隆(原赢创德固赛-德国)、博拉炭黑(印度)、益瑞石集团(法国)、三菱化学(日本)等知名企业。国内如江西黑猫、中昊黑元、和兴化学工业、龙星化工、永东化工等也是重要的生产商。
这些企业不仅在技术上不断创新,也在市场上不断拓展,为锂离子电池的发展提供了强有力的支持。
锂离子电池导电剂从炭黑到更先进的材料的发展过程中,不仅涉及技术的进步,也涉及到生产企业的努力和创新。随着科技的不断发展,我们期待更多高效、环保的锂离子电池导电材料问世。