中國(guó)粉體網(wǎng)訊 在鋰電池的制作細(xì)分工藝上，導(dǎo)電劑的導(dǎo)電性能會(huì)直接影響電池的放電平臺(tái)、容量發(fā)揮、循環(huán)穩(wěn)定、內(nèi)阻、高倍率性能等。加入前首先考慮的是電池材料活性物質(zhì)本身的特性，直接作用是增加導(dǎo)電性能。
當(dāng)前鋰電池使用較廣泛的導(dǎo)電劑可分為導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨和新型導(dǎo)電劑等三大類(lèi)，新型導(dǎo)電劑主要指碳納米管、石墨烯等。
縱觀鋰電池導(dǎo)電劑的研究發(fā)展歷程：石墨——碳納米管——石墨烯三個(gè)過(guò)程，可以看出導(dǎo)電劑的顆粒越來(lái)越小。這是因?yàn)椴牧系膶?dǎo)電性極大影響著鋰電池對(duì)容量、循環(huán)性能，加入顆粒越小的導(dǎo)電劑是解決問(wèn)題最直接的方法。
下面將從性能、發(fā)展瓶頸、價(jià)格成本等角度來(lái)綜合分析比較，到底誰(shuí)會(huì)更勝一籌?
一、什么是碳納米管和石墨烯？
碳納米管是由一層石墨層卷起來(lái)的直徑只有幾納米的微管，也可由不同直徑的微管同軸地套構(gòu)在一起形成管束。主要有單壁和多壁兩種；石墨烯是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，通常有單層和多層。
從本質(zhì)上看，兩者均屬于石墨類(lèi)材料，只是碳原子的排列組合不同，但都具備石墨的一些相同特性，例如導(dǎo)電性。
具體而言，碳納米管由于尺寸小，比表面積大，表面的鍵態(tài)和顆粒內(nèi)部不同，表面原子配位不全等導(dǎo)致活性位置增加，成為理想的材料添加劑。但石墨烯電極擁有更小的極片電阻，可以做到更大的壓實(shí)密度。
導(dǎo)電劑通常要以最少的量實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的導(dǎo)電性能。目前，市場(chǎng)化應(yīng)用的碳納米管和石墨烯都是以預(yù)分散導(dǎo)電漿料的方式提供。從導(dǎo)電性能上看，作為第三代導(dǎo)電劑，石墨烯的導(dǎo)電性更勝一籌。昊鑫能源沈杰博士表示，石墨烯的導(dǎo)電性更好，但碳納米管在電解液中的吸液能力更強(qiáng)。
另一位業(yè)內(nèi)人士更看好碳納米管導(dǎo)電劑，因?yàn)榧兪┑碾x子導(dǎo)電性沒(méi)有碳納米管好，加入純石墨烯導(dǎo)電劑的電子會(huì)在循環(huán)幾十周后跳出來(lái)，這會(huì)影響電池的循環(huán)穩(wěn)定。對(duì)此，比克電池基礎(chǔ)研發(fā)部柳青博士也十分認(rèn)同，碳納米管的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性都比較好，這更有利于提升電池的循環(huán)性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，碳納米管導(dǎo)電更穩(wěn)定。
從導(dǎo)電機(jī)理分析，石墨烯通過(guò)點(diǎn)面接觸來(lái)導(dǎo)電，碳納米管則由點(diǎn)線(xiàn)接觸傳輸。一般而言，接觸的面積越大導(dǎo)電性能就會(huì)越好。但片層較厚的石墨烯會(huì)阻礙鋰離子的擴(kuò)散而降低極片的離子電導(dǎo)率，因而6—9層效果最好。
二、其實(shí)都存在發(fā)展瓶頸：
目前業(yè)界一致認(rèn)為：真正意義上的石墨烯制作成本高，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；而碳納米管最大的難題則是分散。相較之下，碳納米管的分散比石墨烯的“難產(chǎn)”更容易攻克。
據(jù)了解，OCSiAl目前已實(shí)現(xiàn)單壁碳納米管的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，這是一家專(zhuān)業(yè)從事單壁碳納米管研發(fā)生產(chǎn)的跨國(guó)公司。該公司在全球有幾百甚至上千的合作伙伴，都有世界知名的實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)及科研院所，共同研發(fā)添加劑的分散和應(yīng)用。OCSiAl的產(chǎn)品分散性好, 客戶(hù)無(wú)需改變?cè)に嚵鞒獭?/span>
據(jù)內(nèi)部消息透露，昊鑫能源已經(jīng)實(shí)現(xiàn)類(lèi)石墨烯的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)且能做到2-10層。
三、價(jià)格下降才是王道：
從企業(yè)盈利的角度來(lái)說(shuō)，碳納米管和石墨烯的購(gòu)買(mǎi)成本是其考慮的一個(gè)重要因素。哪一款產(chǎn)品價(jià)格更低，就更容易被企業(yè)認(rèn)可。
目前市場(chǎng)上碳納米管和石墨烯兩款產(chǎn)品價(jià)格相差不大，但不同型號(hào)的導(dǎo)電劑價(jià)格會(huì)有很大差異，一般來(lái)說(shuō)，常規(guī)的碳納米管導(dǎo)電劑的價(jià)格是700-800元/kg。
作為產(chǎn)品推廣，第一點(diǎn)就是價(jià)格要有吸引力。與其他公司相比，OCSiAl的產(chǎn)品不僅價(jià)格低，而且更有效率和吸引力，因?yàn)槠涮砑恿颗c其他添加劑相比要低得多，從0.001%到0.1%。
據(jù)昊鑫新能源相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，公司生產(chǎn)的類(lèi)石墨烯產(chǎn)品產(chǎn)能已經(jīng)接近200噸，比亞迪（002594）和國(guó)軒高科（002074）都已成為這款產(chǎn)品的使用客戶(hù)，而且公司計(jì)劃明年將把產(chǎn)能擴(kuò)大至1000噸。
昊鑫新能源負(fù)責(zé)人表示，與市面上的導(dǎo)電劑相比，自己產(chǎn)品價(jià)格與其差不多，但導(dǎo)電性好很多，即使在減少添加量的情況下也能達(dá)到導(dǎo)電效果。
小結(jié)：
石墨烯與碳管在更加廣泛與商業(yè)化的應(yīng)用前，還需要解決以下問(wèn)題：
1、研發(fā)低成本與環(huán)境友好的高質(zhì)量材料。
2、提升材料的分散能力與復(fù)合結(jié)構(gòu)制備技術(shù)。
3、開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用模式。
對(duì)碳納米管與石墨烯的應(yīng)用可不限于其本身，而是通過(guò)諸如碳納米管與石墨烯的復(fù)合或兩者與其他導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的復(fù)合，以不同材料間的協(xié)同作用來(lái)構(gòu)筑更為完善的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
