鋰電池導(dǎo)電劑碳納米管與石墨烯誰會(huì)贏得市場先機(jī)

來源：存能電氣  日期：2019-05-30 10:13  瀏覽量：次

　　鋰電池導(dǎo)電劑碳納米管與石墨烯誰會(huì)贏得市場先機(jī)？石墨烯自問世以來，盡管引發(fā)無數(shù)熱議，但仍然是諸多領(lǐng)域研發(fā)者的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，其中就包括鋰電行業(yè)，目前石墨烯在鋰電池中主要被用作導(dǎo)電劑。本文主要介紹一下鋰電池導(dǎo)電劑碳納米管與石墨烯誰會(huì)贏得市場先機(jī)。

　　什么是碳納米管和石墨烯？

　　碳納米管是由一層石墨層卷起來的直徑只有幾納米的微管，也可由不同直徑的微管同軸地套構(gòu)在一起形成管束。按照層數(shù)來分類，可分為單壁碳納米管和多壁碳納米管；石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，也分為單層石墨烯和石墨烯微片(多層結(jié)構(gòu))。

　　從本質(zhì)上看，碳納米管和石墨烯都屬于石墨類材料，只不過碳原子的排列組合不同，形成螺旋狀的碳納米管和片狀的石墨烯，所以它們都具備石墨的一些相同特性，比如導(dǎo)電性。

　　具體而言，碳納米管由于尺寸小，比表面積大，表面的鍵態(tài)和顆粒內(nèi)部不同，表面原子配位不全等導(dǎo)致活性位置增加，成為理想的材料添加劑。但石墨烯電極擁有更小的極片電阻，可以做到更大的壓實(shí)密度。

　　碳納米管和石墨烯作為鋰電池導(dǎo)電劑應(yīng)用

　　電池導(dǎo)電劑是電池正負(fù)極材料、電池互聯(lián)的關(guān)鍵輔助材料，對(duì)鋰電池的充放電次數(shù)、功率性能產(chǎn)生很大影響。

　　碳納米管

　　碳納米管為一維管狀結(jié)構(gòu)，碳環(huán)還可形成共軛效應(yīng)，少量的添加就可形成充分連接活性物質(zhì)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，有利于提高電池的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。碳納米管良好的導(dǎo)熱性有助于電池的散熱，減輕內(nèi)部極化，因此可提高電池的高低溫性能和安全性，延長壽命。

　　碳納米管作為導(dǎo)電劑，存在兩個(gè)問題：合成過程中殘留有金屬催化劑，在電池的高電位的充放電過程中，金屬雜質(zhì)容易氧化并在負(fù)極表面析出，導(dǎo)致電池內(nèi)部微短路，自放電嚴(yán)重，甚至引起安全事故；碳納米管之間強(qiáng)烈的范德華力，導(dǎo)致在活性物質(zhì)中的均勻分散困難，阻礙了導(dǎo)電性能的發(fā)揮。

　　石墨烯

　　石墨烯是目前高性能的導(dǎo)電劑，石墨烯用作導(dǎo)電劑具有“至柔至薄至密的特點(diǎn)”，石墨烯可以為電極正負(fù)極活性物質(zhì)顆粒提供大量的導(dǎo)電接觸位點(diǎn)，并且石墨烯材料為自然界已知導(dǎo)電率最高的材料。相比于傳統(tǒng)的導(dǎo)電劑，石墨烯導(dǎo)電劑能更有效的降低正負(fù)極材料顆粒間的接觸阻抗并提升整體電極的導(dǎo)電性能。

　　導(dǎo)電劑通常要以最少的量實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的導(dǎo)電性能。目前，市場化應(yīng)用的碳納米管和石墨烯都是以預(yù)分散導(dǎo)電漿料的方式提供。從導(dǎo)電性能上看，作為第三代導(dǎo)電劑，石墨烯的導(dǎo)電性更勝一籌。石墨烯的導(dǎo)電性更好，但碳納米管在電解液中的吸液能力更強(qiáng)。

　　另一位業(yè)內(nèi)人士更看好碳納米管導(dǎo)電劑，因?yàn)榧兪┑碾x子導(dǎo)電性沒有碳納米管好，加入純石墨烯導(dǎo)電劑的電子會(huì)在循環(huán)幾十周后跳出來，這會(huì)影響電池的循環(huán)穩(wěn)定。碳納米管的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性都比較好，這更有利于提升電池的循環(huán)性。簡單來說，碳納米管導(dǎo)電更穩(wěn)定。

　　碳納米管與石墨烯的市場前景

　　目前業(yè)界一致認(rèn)為：真正意義上的石墨烯制作成本高，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；而碳納米管最大的難題則是分散。相較之下，碳納米管的分散比石墨烯的“難產(chǎn)”更容易攻克。從企業(yè)盈利的角度來說，碳納米管和石墨烯的購買成本是其考慮的一個(gè)重要因素。哪一款產(chǎn)品價(jià)格更低，就更容易被企業(yè)認(rèn)可。目前市場上碳納米管和石墨烯兩款產(chǎn)品價(jià)格相差不大，但不同型號(hào)的導(dǎo)電劑價(jià)格會(huì)有很大差異，一般來說，常規(guī)的碳納米管導(dǎo)電劑的價(jià)格是700-800元/kg。

　　碳納米管和石墨烯等新型碳材料由于具有特殊的一維和二維柔性結(jié)構(gòu)、具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性，因此在鋰電池應(yīng)用中具有巨大的潛能。未來石墨烯導(dǎo)電劑在應(yīng)用上還是很有前景的。