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在探索新能源技術的浩瀚星空中，鋰電池無疑是那顆最為璀璨的星辰。它以其高能量密度、長循環(huán)壽命和環(huán)保特性，成為了便攜式電子設備、電動汽車乃至大規(guī)模儲能系統(tǒng)的首選電源。而在鋰電池的眾多組成部分中，導電劑這一看似不起眼卻至關重要的角色，正悄然推動著電池性能的不斷躍升。今天，我們就來一起揭開鋰電池導電劑的神秘面紗。

一、導電劑：鋰電池中的隱形英雄

鋰電池的核心在于其內部的電化學反應，而這一過程的高效進行離不開電子和離子的快速傳輸。導電劑，作為鋰電池正極、負極材料中的重要添加劑，它的主要作用就是促進電子在活性物質顆粒間的傳導，降低電池內阻，從而提高電池的充放電效率和能量密度。簡而言之，導電劑就像是鋰電池內部的“高速公路”，讓電子能夠暢通無阻地穿梭于各個角落。

 

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二、導電劑的作用

1.提高電子電導率：鋰離子電池在充放電過程中，電子需要在電極材料中快速移動以維持電池性能。導電劑的加入顯著提高了電極的電子電導率，從而加快了電子的遷移速率，降低了電池的極化。

2.構建電子傳輸網絡：導電劑在電極材料中形成連續(xù)的導電網絡，確保了電子在電極內部的高效傳輸。這種網絡結構有助于電子在活性物質顆粒間的快速傳導，降低電池內阻。

3.降低接觸電阻：導電劑通過減少電極材料顆粒之間的接觸電阻，加速了電子的移動速率。這一點對于提高電池的充放電效率和延長電池壽命具有重要意義。

4.促進電解液浸潤：導電劑的加入還能改善電解液對電極材料的浸潤性，有助于鋰離子在電極材料中的遷移，進一步提高電池的充放電性能。

5.提升電池性能：綜合上述功能，導電劑對于提高鋰離子電池的能量密度、功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性以及安全性都有著不可忽視的影響。

三、導電劑的種類與特性

傳統(tǒng)導電劑

1.炭黑：

特點：炭黑因其粒徑小、比表面積大，同時在電池中可以起到吸液保液的作用，常被用作電池的導電劑。炭黑顆粒的高比表面積和緊密的堆積有利于顆粒緊密接觸，形成電極中的導電網絡。

 

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應用：目前商用鋰離子電池常用的顆粒狀導電炭黑（如Super P、乙炔黑等）已被廣泛應用，盡管其密度低、易團聚，導電劑利用率有待提高，但通過改善混料工藝，仍能在一定范圍內（通常是1.5%以下）有效發(fā)揮作用。

2.導電石墨：

特點：導電石墨顆粒接近活物質顆粒粒徑，顆粒間以點接觸形式存在，可以構成一定規(guī)模的導電網絡結構，提高導電速率。同時，用于負極時可提高負極容量。

 

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應用：常用的石墨導電劑有KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15等，已被廣泛應用于鋰電池中。

新型導電劑

1.碳納米管（CNTs）：

特點：碳納米管具有高長徑比和優(yōu)異的導電性，能夠形成有效的導電網絡。此外，其一維特性可以縮短電子沿纖維方向的傳輸距離，并促進離子快速遷移，從而提升高倍率電池性能。

 

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應用：碳納米管分為單壁CNT和多壁CNT，其中多壁CNT在鋰離子電池中更為常用。目前，中創(chuàng)新航等部分產品已使用CNT作為導電劑，并取得了不錯的效果。據(jù)預計，到2025年，碳納米管導電劑在動力電池領域的占比將達到61%。

2.石墨烯：

特點：石墨烯具有獨特的片狀結構（二維結構），與活性物質的接觸為點對面接觸，能夠最大化地發(fā)揮導電劑的作用，減少導電劑的用量，從而可以多使用活性物質，提升鋰離子電池容量。然而，由于其成本高、分散困難以及存在阻礙鋰離子傳輸?shù)缺锥耍�尚未得到充分的工業(yè)化應用。

 

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應用：盡管石墨烯作為導電劑的應用尚存挑戰(zhàn)，但已有部分研究將其與碳納米管、導電炭黑等混合制成導電漿料，以發(fā)揮各自優(yōu)勢并取長補短。

四、復合導電劑

為了進一步提高鋰電池的性能和降低成本，主流廠商還在不斷探索和開發(fā)復合導電劑。復合導電劑通常是由兩種或多種導電劑材料混合而成，以發(fā)揮各自的優(yōu)勢并取長補短。例如，將碳納米管與導電炭黑或石墨烯混合使用，可以形成更加致密和高效的導電網絡，從而提高鋰電池的導電性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

五、主流廠商導電劑選擇趨勢

從當前的市場趨勢來看，主流廠商在選擇導電劑時更加注重性能與成本的平衡。一方面，隨著動力電池市場對高能量密度、高倍率充放電性能的需求不斷增加，碳納米管等新型導電劑的應用將越來越廣泛；另一方面，考慮到成本因素，傳統(tǒng)導電劑（如炭黑、導電石墨）仍將在一定時期內保持其市場份額。同時，復合導電劑的開發(fā)和應用也將成為未來鋰電池導電劑領域的一個重要發(fā)展方向。