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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、長循環壽命和環保特性，成為了便攜式電子設備、電動汽車乃至大規模儲能系統的首選電源。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、循環穩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等弊端，尚未得到充分的工業化應用。

 

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應用：盡管石墨烯作為導電劑的應用尚存挑戰，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，以發揮各自優勢并取長補短。

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，以發揮各自的優勢并取長補短。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穩定性。

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，復合導電劑的開發和應用也將成為未來鋰電池導電劑領域的一個重要發展方向。