¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la pasta conductora para baterías de iones de litio?

La pasta conductora de la batería de iones de litio es principalmente una pasta conductora a base de carbono, e incluye negro de humo conductor, grafito conductor, nanotubos de carbono, grafeno y sus mezclas. Generalmente, el negro de humo y el grafito se denominan pastas conductoras convencionales, y los nanotubos de carbono, grafenos y sus pastas mixtas se denominan nuevas pastas conductoras.

Negro de humo conductor

El negro de carbón conductor es actualmente la pasta conductora más utilizada para baterías de iones de litio. El negro de carbón es un carbón amorfo. Es en cadena o en forma de uva bajo microscopio electrónico de barrido. Es ligero y suelto, con un tamaño de partícula pequeño (D50 = 40Na), una gran superficie específica, mala dispersión en la suspensión. Es fácil de aglomerar y tiene una fuerte absorción de aceite. Dado que el negro de humo conductor no puede formar una buena red conductora, la conductividad es relativamente pobre y la resistencia es alta y es fácil de polarizar. Por lo tanto, cuando se produce una pieza polar utilizando negro de carbón conductor, a menudo se usa en combinación con materiales como grafito, nanotubos de carbono y grafeno.

En la actualidad, los negros de humo conductores vendidos en el mercado incluyen principalmente SuperP, SuperS, 350G, negro de acetileno, negro Ketjen (CarbonECP, CarbonECP600JD) y similares.

Grafito conductivo

El grafito es un cristal con una estructura estratificada hexagonal, relativamente grueso (D50 = 3-6um), ligeramente menos conductor que el negro de humo conductor, pero con mejor compresibilidad y dispersabilidad. Por lo tanto, el grafito conductor se usa generalmente en combinación con el negro de carbón conductor, que no solo mejora la dispersabilidad del agente conductor, reduce la polarización de la pieza polar, sino que también mejora la capacidad redox del electrodo y el rendimiento de carga y descarga. de la batería.

En la actualidad, los grafitos conductores en el mercado incluyen principalmente KS-6, KS-15, SFG-6, SFG-15 y similares.

Nanotubo de carbono

Los nanotubos de carbono (CNT) se pueden clasificar en nanotubos de carbono de pared simple y nanotubos de carbono de paredes múltiples, y son materiales conductores desarrollados recientemente en los últimos años. Los nanotubos de carbono y los materiales vivos están en forma de contacto de línea de puntos, lo que no solo actúa como un "cable" en la red conductora, sino que también tiene un efecto eléctrico de doble capa, que mejora la absorción de electrolitos, mejora la capacidad de la batería, el rendimiento de la velocidad y el ciclo de la batería vida útil y reduce La polarización de la batería tiene un efecto positivo y es un material conductor ideal, pero la desventaja de los materiales de nanotubos de carbono es que no se dispersan fácilmente. Por lo tanto, los nanotubos de carbono generalmente se agregan al negro de carbón para su uso en combinación.

En la actualidad, Tiannai Company es una empresa líder en I + D y producción de nanotubos de carbono en China.

Grafeno

El grafeno tiene una estructura en forma de hoja y está en contacto superficial con el material activo, y tiene una excelente conductividad eléctrica. Cuando se usa como agente conductor, se puede reducir la cantidad de agente conductor. Sin embargo, la estructura en forma de hoja del grafeno también dificulta la difusión de iones de litio, lo que resulta en una disminución del rendimiento de la batería. Debido a su alto costo, las desventajas de la dispersión y el impedimento de la difusión de iones de litio no se han industrializado completamente. Por lo tanto, el grafeno generalmente se agrega al negro de carbón para su uso.

En la actualidad, Qingdao Haoxin, Shenzhen Nanoport, Shandong Yuhuang, Xiamen Kaina y muchas otras empresas están produciendo pasta conductora de grafeno.

Pasta conductora mixta

La pasta conductora mixta es la pasta formada por la mezcla de nanotubos de carbono, grafeno y negro de humo conductor. El propósito de usar una pasta conductora mixta es ejercer sinergia, complementariedad y excitación entre los agentes conductores. Por supuesto, el problema de la dispersión de la suspensión mezclada será más prominente.

Las ventajas y desventajas de varias pastas conductoras coexisten, y las opciones específicas deben considerarse de manera integral. En aplicaciones prácticas, el negro de carbón sigue siendo el material conductor más utilizado en las baterías de iones de litio debido al costo y la madurez del proceso. Los nanotubos de carbono y los grafenos son los favoritos de la nueva era y representan nuevas esperanzas. Con los esfuerzos conjuntos de la investigación científica, las empresas y las instituciones financieras, han logrado buenos resultados en la investigación científica y las aplicaciones prácticas. Sin embargo, el costo de uso combinado de los nanotubos de carbono y el grafeno dificulta el uso industrial por lotes. Al final, quién liderará la corriente principal de pasta conductora de baterías de iones de litio en el futuro, esperaremos y veremos.

La página contiene el contenido de la traducción automática.