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浅谈锂电池导电剂-纳米级碳材料(干货)
来源:默默的小怪兽 2023-02-20 209
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    锂电池的主要材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。导电剂作为一种关键辅材,可以增加活性物质之间的导电接触,提升锂电池中电子在电极中的传输速率,从而提升锂电池的倍率性能和改善循环寿命。

    导电剂作为锂电池的关键辅材,起着核心作用是增加活性物质间的导电接触,提高电子电导率。锂电池正极常采用层状钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等作为活性材料,由于这些活性材料本身的导电性差,使得电极的内阻较大、放电深度不够,结果导致活性材料的利用率低、电极的残余容量大。而导电剂作为一种关键的辅材,可以增加活性物质之间的导电接触,电池制造企业通常在极片制作时加入一定量的导电剂 提升锂电池中电子在电极中的传输速率,进而提升锂电池的倍率性能和改善循环寿命。

    炭黑和活性物质间为点点接触,可以渗入活性物质的颗粒间,充分增加活性物质的利用率,碳纳米管为点线接触,可以在活性物质间穿插形成网状结构,不仅增加导电性,同时还可以充当部分黏结剂的作用,而石墨烯的接触方式为点面接触,可以将活性物质表面连接起来,作为主体,形成一个大面积的导电网络,但是却难以使活性物质被完全覆盖,即使继续增加石墨烯的添加量也难以完全利用活性物质,还会造成锂离子扩散困难,使电极性能下降。所以这三者有着良好的互补趋势,将炭黑或者碳纳米管与石墨烯混合构建一个更完善的导电网络,可以进一步提升电极的综合性能。

    根据华经情报网统计,CNT2018年出货量第一的公司为天奈科技,市占率达到30%。前五大公司为天奈科技、三顺纳米、集越纳米、青岛昊鑫和德方纳米,TOP5所占市占率达到88%。按市值统计与按出货量统计的结果无太大区别,天奈科技面向高端市场,按产值的市场空间进一步增大至34%。2019年,由于下游新能源汽车需求不及预期,CNT行业集中度进一步提升,CNT导电浆料TOP5企业出货量占比进一步提升至92.8%。

    导电剂行业发展主要以2014年为分水岭。2014年之前,中国新能源汽车市场处于起步阶段,锂电池导电剂的市场由传统导电剂占据,包括炭黑、导电石墨等。2014年以后,受下游新能源汽车市场需求带动,动力电池产销量大幅提升,而碳纳米管等新型导电剂能够明显提升磷酸铁锂体系和三元体系动力电池能量密度,新型导电剂开始进入快速渗透阶段。传统电导剂主要依赖进口,新型导电剂国内技术领先,随着纳米碳材料的渗透,导电剂的国产化率提升。预计到 2023 年,纳米碳材料导电浆料在动力锂电池领域的渗透率将达 82.2%,同比 2018 年提高 50.4%,中国动力锂电池用纳米碳材料导电浆料需求量将突破 10 万吨,未来五年复合年均增长率达 37.2%。

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