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復合導電添加劑對磷酸鐵鋰離子電池性能有什么影響?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年04月27日  

磷酸鐵鋰材料由于具有成本低、環境相容性好、比容量較高、穩定性好等優點,成為一種極具應用潛力的鋰離子電池正極材料。由于磷酸鐵鋰材料的導電率低,在配料時需加入一定量的導電劑,導電劑比表面積大,單位質量顆粒多,有利于在電極中開成鏈式導電網絡,從而提高電極的導電率,有助于磷酸鐵鋰的容量發揮和降低電池極化內阻。


常規生產中,一般采用SP和KS-6導電添加劑來提高極片的導電性和改善極片的柔韌性。碳納米管(CNT)的電導率較高且具有一維結構,以碳納米管為導電添加劑可以顯著提高正極的導電性。與顆粒狀導電劑相比,纖維狀導電劑,如氣相法生長碳纖維、碳納米管等,有較大的長徑比,有較大的比表面積和好的導電導熱性能,有利于形成導電網絡,且導電性更好。實驗表明,若在纖維狀導電劑中加入顆粒狀導電劑,就可以相得益彰,發揮每種材料的優勢。


Thorat等人以碳纖維(CF)為導電添加劑,電極構成為8%碳纖維、84%磷酸鐵鋰和8%聚偏氟乙烯,制作的2048型電池最大充電比功率為3882W/kg;鋰等通過固相混合了碳納米管、磷酸鐵鋰粉體和粘結劑,所得電極在0.1C的放電比容量比加碳纖維時約高20mAh/g,在1.0C倍率下放電比容量超過146mAh/g。


北京理工大學的鄧龍征、吳鋒等專家提出,在磷酸鐵鋰離子電池正極材料中采用1%CNT+3%superP+1%KS-6復合添加劑,可以發揮復合添加劑的協同用途,可以有效提高電芯的整體性能。實驗數據表明,電芯分容比容量達到146.32mAh/g,高于采用CNT+superP復合添加劑的電芯分容比容量139.06mAh/g;前者電芯分容后內阻平均值為1.0m,而后者是3.25m。此外,添加CNT+SP+KS-6復合添加劑電芯的自放電小,電池循環性能優良,電池經過2165次循環,容量保持率為91.78%,電池循環壽命預計可達4000以上(80%DOD),可以滿足動力鋰電池儲能電池的需求。


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