中國粉體網(wǎng)訊 導電劑是為了保證電極具有良好的充放電性能，在極片制作時通常加入一定量的導電物質(zhì)，在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用，以減小電極的接觸電阻加速電子的移動速率，同時也能有效地提高鋰離子在電極材料中的遷移速率，從而提高電極的充放電效率。
幾種導電劑
炭黑是目前使用最為廣泛的導電劑。目前電池工業(yè)用導電炭黑的電導率為0.2~0.5S/cm。炭黑的結(jié)構(gòu)性是以炭黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度來表示的，顆粒細、網(wǎng)狀鏈堆積緊密、比表面積大、單位質(zhì)量顆粒多，有利于在電極中形成鏈式導電結(jié)構(gòu)。
碳納米管具有特殊的一維纖維狀結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度高，有著較高的導電性、導熱性和機械強度，一直以來受到各國研究者的關(guān)注。由于碳納米管在管壁間存在著離域大π鍵，因此碳納米管的軸向?qū)щ娦赃h遠高于炭黑。
石墨烯作為一種新型的二維柔性平面炭材料，有著優(yōu)良的導電性和導熱性。這種結(jié)構(gòu)使得石墨烯片層可以附著在活性物質(zhì)顆粒上，為電極正負極活性物質(zhì)顆粒提供大量的導電接觸位點，使電子能夠在二維空間內(nèi)傳導，構(gòu)成一個大面積的導電網(wǎng)絡(luò)，所以也被看作當前理想的導電劑。
石墨烯的主要物理化學特性
石墨烯導電劑的四大優(yōu)勢
石墨烯作為一種先進的新材料，應(yīng)用十分廣泛，用作導電劑具有“至柔至薄至密”的特點，主要有以下4點優(yōu)勢：
1電子電導率高，使用很少量的石墨烯就可以有效降低電池內(nèi)部的歐姆極化；
2二維片層結(jié)構(gòu)，與零維的碳黑顆粒和一維碳納米管相比，石墨烯可以和活性物質(zhì)實現(xiàn)“面-點”接觸，具有更低的導電閾值，并且可以從更大的空間跨度上在極片中構(gòu)建導電網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)整個電極上的“長程導電”(不同制備方法制備得到的石墨烯材料尺寸有所區(qū)別）；
3超薄特性，石墨烯是典型的表面性固體，相較于具有多sp2碳層的碳黑、導電石墨和多壁碳納米管，石墨烯上所有碳原子都可以暴露出來進行電子傳遞，原子利用效率高，故可以在最少的使用量下構(gòu)成完整的導電網(wǎng)絡(luò)，提高電池的能量密度；
4高柔韌性，能夠與活性物質(zhì)良好接觸，緩沖充放電過程中活性物質(zhì)材料出現(xiàn)的體積膨脹收縮，抑制極片的回彈效應(yīng)，保證電池良好的循環(huán)性能。
如何選擇導電劑
導電劑的材料、形貌、粒徑、攪拌順序、添加量與不同類型導電劑的復合狀態(tài)都對鋰離子電池有著不同方面的影響。在進行鋰離子電池設(shè)計時我們應(yīng)根據(jù)不同的活性物質(zhì)材料、不同目的(改善倍率性能、循環(huán)性能、提高不可逆比容量)而選取與之相匹配的導電劑。我們應(yīng)該綜合各種導電劑的優(yōu)缺點并加以復合補其短板。在實際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，最重要的是需要考慮成本問題，在達到相應(yīng)的要求時應(yīng)盡量地減少成本，與此同時復合導電劑的添加將會較大地改善電池的各方面的性能。
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專家簡介
劉剛橋，寧波杉元石墨烯科技有限公司研發(fā)總監(jiān)，從事石墨烯應(yīng)用開發(fā)研究11年，曾在日企工作期間因研究石墨烯的突出貢獻而獲得上海市勞模。
參考來源：
劉宗哲.石墨烯導電劑的研究和展望
蘇方遠.用于鋰離子電池的石墨烯導電劑:緣起、現(xiàn)狀及展望
陳志金.鋰離子電池導電劑的研究進展
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
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