CNT/乙炔黑复合导电剂对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2)的影响

为解决乙炔黑单一导电剂自身团聚的问题,采用含碳纳米管(CNT)的导电浆料进行改性。复合后,直径80~100 nm的球形乙炔黑颗粒均匀分散在直径20 nm的CNT表面,比表面积提高至107.96 m^(2)/g。与乙炔黑导电剂电池相比,CNT/乙炔黑电池的电化学阻抗更小、CV曲线面积更大,氧化峰和还原峰的电位差较小(0.19 V),以200 mA/g在2.75~4.20 V循环,首次充放电比容量分别为151.8 mAh/g和155.5 mAh/g,首次库仑效率为97.6%。第200次循环的放电比容量为141.9 mAh/g,容量保持率为92.4%。在5.0 C倍率下,CNT/乙炔黑电池的放电比容量为116.9 mAh/g,倍率性能更好。

氧硫双掺杂CNTs水系导电剂辅助构筑高性能石墨/SiO负极

由于石墨具有资源丰富、比容量高和嵌锂电位低等优势,被视为重要的商业化锂离子电池(LIBs)负极材料。然而,石墨较低的理论比容量限制了LIBs能量密度的进一步提升。因此,本文将少量的氧化亚硅(SiO)添加到石墨中,再分散到少量的氧硫掺杂双壁碳纳米管(O,S-DCNTs)水系导电剂中,得到石墨/SiO复合负极。其中,O,S-DCNTs是通过将双壁碳纳米管(DCNTs)在空气中预氧化处理,再通过浸渍法与MgSO4混合后煅烧所得的,具有纳米孔结构丰富、硫含量高和亲水性强等特性。通过电池性能测试发现,引入O,S-DCNTs后石墨/SiO复合负极的比容量、倍率和循环性能得到显著提升。此外,其循环性能是纯硫掺杂碳纳米管(S-DCNTs)石墨/SiO负极的4倍,这主要归因于高分散的O,S-DCNTs能够构筑大量的导电网络,提供丰富的锂离子存储空间和活性位点,解决SiO导电性差和体积膨胀系数大问题,从而显著提高石墨负极的电化学性能。本文为高性能负极材料的制备与储能应用提供了新的思路和方向。

生物碳导电剂增强印染废水脱盐性能研究

流动电容去离子(Flow electrode capacitive deionization,FCDI)技术是一种用于污水处理的高效脱盐技术。由于流动电极浆内活性物质的导电性低,抑制了FCDI的电流效率和脱盐性能。因此,通过引入生物碳材料如碳化细菌纤维素(Carbonized bacterial cellulose,CBC)、碳化几丁质(Carbonized chitin,CCH)和碳化秸秆(Carbonized straw,CSW)作为导电剂加入流动电极,以提高活性材料[活性炭(AC)]的利用率。研究发现:在施加电压为1.8 V和盐水浓度范围为1.01~35.00 g/L的条件下,质量分数为5%的AC中加入质量分数为0.25%的CBC的除盐率为1.26~5.92 mmol·L^(-1)·(m^(2)·s)^(-1),高于质量分数为5%的AC的除盐率[0.09~2.58 mmol·L^(-1)·(m^(2)·s)^(-1)]。电化学和物理表征分析进一步表明,与引入球形炭黑颗粒(Carbon black,CB)相比,CBC可以更有效地在流动电极中形成相互连接的导电网络,从而提高流动电极的整体导电性。最后,所建立的FCDI系统在印染尾水脱盐中显示出良好的效果和应用潜力。

高比能长寿命磷酸铁锂电池正极导电剂选择

为改善磷酸铁锂电池体系的动力学性能,助力储能领域长循环铁锂电池的开发,本文分别以一定质量占比的导电炭黑(SP)、碳纳米管(CNTs)、石墨烯(GN)及SP&CNTs、SP&GN 5种方案作磷酸铁锂电池正极的导电剂,通过对比不同方案正极片厚度变化、电池倍率、低温、自放电和循环充放电等性能,研究不同导电剂对电池加工和电性能的影响。结果表明,复合二元导电剂比单一导电剂具有更好的电性能,0.5%SP+1.0%CNTs方案因同时具有高电子电导率和离子电导率而表现出最优的循环性能。

正极片导电剂分布对锂离子电池性能的影响

使用双层涂布技术制备了具有双层结构的正极片,通过调整正极片表层和底层的导电剂用量获得了两组厚度方向导电剂分布不同的正极片。一组是极片表层导电剂用量多于底层,另一组是极片底层导电剂用量多于表层。基于这两组正极片分别制备出电池,以研究正极片导电剂分布对电池性能的影响。实验结果表明,正极片导电剂分布对电池内阻、倍率放电、循环寿命、浮充电等性能有明显影响。本文研究结果将对锂离子电池的极片设计提供有益帮助。

石墨负极锂离子电池中两种导电剂的研究

采用研磨法,按质量比(人造石墨∶导电剂∶粘结剂=8∶1∶1)分别制备了导电剂为炭黑类SP和石墨类KS-6两种电池,同时按质量比(纯人造石墨或两种导电剂∶粘结剂=9∶1)分别制备了纯人造石墨、纯导电剂SP及纯KS-6三种电池.分别通过电子扫描显微镜(SEM)、蓝电测试系统及电化学工作站对以上五种电池的电极形貌、电池的比容量、循环稳定性及电化学阻抗进行了表征.研究发现,炭黑类导电剂SP在维持石墨电极导电性、电池循环稳定性及降低电池电阻上性能优于石墨类导电剂KS-6.以炭黑类导电剂SP组装的电池具有358.1mAh/g的首次放电比容量和75.59%的首次库仑效率,150次循环后,可逆比容量保持在416.5mAh/g.

纳米级碳导电剂的种类对LiCoO_2电化学性能的影响

比较了乙炔黑、碳纤维和碳纳米管这3种碳材料作导电添加剂对锂离子电池正极电化学性能的影响。结果表明,导电剂的种类对电极的电化学性能影响较大。粒状乙炔黑不利于导电网络的形成,电极的极化严重;而线性导电剂,特别是碳纳米管,由于其高结晶度、良好的一维结构以及同心圆柱微结构,因而表现出较好的导电性,在电极中易形成良好的导电网络,减轻电极的极化,有利于降低导电剂及粘结剂在锂离子二次电池正极材料中的用量,提高活性材料的利用率以及锂离子二次电池的能量密度和充放电倍率。在2C充放电倍率下,碳纳米管/钴酸锂复合电极仍具有120 mA.h/g的放电比容量,达到0.5C时的95%。

碳纳米管作导电剂对LiFePO_4锂离子电池性能的影响

考察添加碳纳米管作导电剂对LiFePO4锂离子电池性能的影响。采用液态锂离子电池工艺制备063048型LiFePO4锂离子电池,利用XRD,SEM及充放电方法对电池电极的结构、表面形貌和电化学性能进行表征和测试。研究结果表明:添加碳纳米管作导电剂的极片压实密度与未添加的相比提高了5%,同时也形成了良好的导电网络,电池内阻较小,电池首次放电容量达到131.8 mA.h/g,而未添加碳纳米管的首次放电容量为124.6 mA.h/g;添加碳纳米管作导电剂电池的循环性能较好,120次循环后容量几乎没有衰减,而未添加碳纳米管的电池经120次循环后容量保持率为94.1%。添加碳纳米管作导电剂电池的倍率性能优异,其6C的放电容量是0.5C的81.8%(其中,C为电流倍率),未添加碳纳米管的电池6C的放电容量是0.5C的75%。添加碳纳米管作导电剂的电池,电极界面阻抗比未添加碳纳米管的电池的界面阻抗小。

石墨烯/炭黑杂化材料：新型、高效锂离子电池二元导电剂

采用CTAB为表面活性剂将氧化石墨烯和炭黑均匀分散,经水热过程将二者组装到一起,进而高温热处理得到石墨烯/炭黑杂化材料。该材料是一种具有独特结构和良好性能的石墨烯/炭黑杂化材料作为锂离子电池二元导电剂。炭黑颗粒均匀分布在石墨烯表面,可防止石墨烯片层团聚并进一步提高电子导电效率。由于炭黑可增加对电解液的吸附,促进电极内部锂离子的传输过程,最终提高锂离子电池的倍率性能。结果表明,使用质量分数5%900℃热处理之后的二元导电剂的LiFePO4,在10C时比容量为73mAh/g,优于使用10%炭黑导电剂时的LiFePO4(10C比容量为62mAh/g)。按照整个电极质量计算,前者的比容量性能比后者提高了近25%,同时在循环性能方面,前者的稳定性也优于后者。

导电剂对锂离子电池性能的影响

综述了锂离子电池电极中添加不同的导电剂对电池性能的影响。用碳黑作为导电剂能明显改善电池的性能;采用具有特殊形状的碳丝则有更好的效果;采用电导率高的金属作为导电剂,可以使电池在大电流充放电时保持高容量和高循环效率;导电剂的含量对电池的性能也有明显的影响,过多则活性剂成分少,容量低;太少则导电性差,电池容易产生极化;导电剂的粒度和分散程度对电池的性能也有重要影响。此外,混料前对导电剂进行一些表面处理也能明显改善电池的循环性能。

碳纳米管复合导电剂及其在锂离子电池负极中的应用

将准一维结构的多壁碳纳米管和零维结构的导电乙炔炭黑均匀分散制备复合导电剂,并将其加入商品化锂离子电池负极材料中,考察复合导电剂对负极电化学性能的影响。结果表明,该碳纳米管复合导电剂可有效提高电极材料的首次库仑效率和循环寿命。

科琴黑(KB)导电剂在LiFePO_4电池中的应用研究

采用扫描电子显微镜(SEM)、恒电流充放电测试、电化学交流阻抗(EIS)等技术方法,研究了KB添加量以及KB在LiFePO4正极浆料中分散方式对电极片涂层附着力及其电池充放电、循环性能的影响,对比了KB和乙炔黑(AB)导电剂LiFePO4电池的电化学性能。研究结果表明,高速剪切可以有效解决KB在LiFe-PO4电极浆料制备过程中易于团聚的问题,改善电池浆料分散性,提高正极片涂层附着力;KB添加量过高过低都会对电池性能造成影响,当KB的添加量为3%时,1C倍率下的放电比容量高达约141mAh/g。

导电剂分布状态对锂离子电池性能的影响

通过添加表面活性剂KD-1,制备了均匀分布有Super-P炭黑/气相生长碳纤维(VGCF-H)复合导电剂的电极。导电剂的均匀分布可提高锂离子电池的循环性能和倍率性能。正极活性物质为尖晶石LiMn2O4的电池,以1.0C在3.30～4.35 V循环100次的容量保持率为94.5%;以0.2C充电、不同电流放电循环,第4次循环的2.0C放电比容量为0.2C时的70.3%。

含碳纳米管导电剂改善LiCoO2电极电化学性能

采用多壁碳纳米管(MWCNTs)和片状石墨(FNG)的复合物作导电剂来改善LiCoO2电极的电化学性能,并用恒电流充放电和扫描电子显微镜(SEM)对这种含MWCNTs的LiCoO2电极进行了研究。结果表明,复合物导电剂提高了LiCoO2电极的电化学性能。MWCNTs/FNG质量比为5的复合物(FNG-MWCNTs)作导电剂,LiCoO2电极的0.2C首次放电容量约为154.2mAh/g。和单纯的MWCNTs作导电剂相比,FNGMWCNTs作导电剂,LiCoO2电极有好的倍率放电性能,在3C倍率放电电压更高,放电比容量更高。原因可能如下:首先,MWCNTs、FNG和Li-CoO2颗粒三者实现了均匀的分散;其次,MWCNTs把多个孤立的FNG联系起来,形成了更为有效的导电通道。

导电剂对柔性锌锰电池放电性能的研究

研究了掺杂多壁碳纳米管、石墨及乙炔炭黑对柔性锌锰电池电化学性能的影响。分别在不同的放电电流的条件下,测试电池的放电性能。研究结果显示,掺杂导电剂后锌锰电池的性能均得到显著提高。其中碳纳米管掺杂锌锰电池表现性能最佳,其次是乙炔炭黑和石墨。其中掺杂碳纳米管电池0.2 mA放电时间高达252 h,容量为50.4 mA·h,且在0.8 mA和1 mA较大电流放电时,容量损失率最低,其掺杂效应远高于其他导电添加剂。

导电剂形貌对富锂正极材料性能发挥的影响

研究了纳米颗粒状的Super P、气相生长的碳纤维(VGCF)、片状的KS6和石墨烯四种不同的导电剂对富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2(LR-MNC)的电化学性能发挥的影响。研究结果表明,当导电剂的添加量为10%(质量分数),以Super或VGCF的导电剂在活性材料的表面形成了完整的导电通路,电极的表面电阻最小,从而有利于电子的传输,因此,正极活性物质表现出优异的倍率放电性能和循环性能。其中,以Super P为导电剂的电极性能最优,3 C放电比容量为164.4 mAh/g,1 C循环100周,容量保持率为82.3%。而以片状的KS6或石墨烯单独作为导电剂,在电极中没有形成完整的导电通路,不利于正极活性物质的大倍率放电性能的发挥。

导电剂形貌对锂离子电池倍率性能的影响

研究了正极导电剂形貌对锂离子电池倍率放电性能的影响。正极中添加炭黑类导电剂的电池具有良好的倍率放电性能,15 C放电时能放出1 C容量的84.3%;正极中添加石墨类导电剂的电池放电容量随放电电流的增大而迅速下降,15 C放电时仅能放出1 C容量的21.8%。这是由于石墨类导电剂具有片状颗粒形貌,引起孔隙曲折系数较大增长,而炭黑类导电剂颗粒接近球型,对曲折系数的影响较小所造成的。

多层石墨烯用作超级电容器电极导电剂

将多层石墨烯用作超级电容器的导电剂，并与10％炭黑为导电剂的极片进行对比。随着多层石墨烯含量的增加，超级电容器的等效串联电阻减小，但含量超过5％后，减小不明显；电极比电容先增大、后减小，当含量为5％时达到最大。5％多层石墨烯电极与10％炭黑电极相比，倍率特性略差，但可在增加活性材料含量的同时获得较大的比电容（117．4F／g）和较小的等效串联电阻（1．18Ω），以1．2A／g的电流在0—2．7V循环1000次，电容衰减率不超过1．5％。

不同配比的复合导电剂对LMO锂电池性能的影响

导电剂使电池有良好的倍率放电性能,是锂离子电池不可或缺的关键材料之一,研究以常规导电炭黑做导电基底,探究添加导电石墨、碳纳米管和活性碳对LMO电池性能的影响.结果表明:在常规导电基底中加入50%的导电石墨,33.3%的碳纳米管,16.7%的活性炭的复合导电剂比常规导电剂组的实际比容量高出12 mAh/g;碳纳米管对实际比容量指标的影响最大,其次是活性炭,再次是导电石墨;循环次数在30次时,加入复合导电剂的电池容量保持率在90%以上,而加入常规导电剂的电池容量保持率下降到71%,不加任何导电剂的电池容量保持率只有55%.

导电剂及电解液对锂离子电池低温性能的影响

采用恒流恒压充放电方法研究了阴阳极中添加不同的导电剂和注入不同的电解液对锂离子电池低温性能的影响。运用扫描电镜法(SEM)观察了添加碳纳米管导电剂的阴阳极表面形貌,并分析了碳纳米管导电剂对电池性能的影响。分析了不同电解液对锂离子电池低温的影响。结果表明,不同温度下,影响锂离子电池低温性能的因素不同。