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碳納米管又稱巴基管，英文簡稱CNT ，是由單層或多層的石墨烯層圍繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成一維量子材料。其最早在1991 年由飯島澄男發(fā)現(xiàn)。碳納米管的長徑比、碳純度作為影響導(dǎo)電性的兩個(gè)核心指標(biāo)，直接決定了碳納米管的產(chǎn)品性能，碳納米管管徑越細(xì)，長度越長，導(dǎo)電性能越好。

碳納米管可以看做是石墨烯片層卷曲而成，因此按照石墨烯片的層數(shù)可分為：單壁碳納米管（或稱單層碳納米管，Single-walled Carbon nanotubes, SWCNTs）和多壁碳納米管（或多層碳納米管，Multi-walled Carbon nanotubes, MWCNTs）。

在商業(yè)用途中單壁碳納米管優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為：

1、結(jié)構(gòu)簡單、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定：多壁碳納米管形成過程中層與層之間容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，而單壁碳納米管結(jié)構(gòu)簡單、均勻一致性好，且缺陷少、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

2、添加量少、導(dǎo)電性優(yōu)：由于單壁碳納米管長度-直徑比較高，其能夠在極低添加量下形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，單壁碳納米管有一層碳原子，并根據(jù)空間的螺旋特性可表現(xiàn)出金屬或半導(dǎo)體性能。此外，其強(qiáng)大的碳碳鍵使得其能夠有更高的載流量，電流密度能夠高于銅等金屬 1000倍以上。

3、導(dǎo)熱性好：單壁碳納米管的單位質(zhì)量導(dǎo)熱系數(shù)高于多壁碳納米管，同時(shí)二者都能夠承受 750℃ 以上的高溫。

4、安全性能優(yōu)：在 45℃ 高溫多周循環(huán)下，添加單壁CNT 的軟包電池內(nèi)阻增長，明顯低于添加其他導(dǎo)電劑的電池，表明電池著火風(fēng)險(xiǎn)越小。

5、提升極片附著力：單壁碳納米管網(wǎng)絡(luò)將正極材料顆粒連在一起，從而提高了顆粒之間的連接強(qiáng)度。而這一特性對(duì)于易粉化、易脫落的硅基負(fù)極而言尤為重要。

隨著鋰電行業(yè)的快速發(fā)展，碳納米管逐漸顯現(xiàn)出了其廣闊的應(yīng)用價(jià)值：作為導(dǎo)電劑提升正負(fù)極導(dǎo)電性能。導(dǎo)電劑是鋰電池的關(guān)鍵輔材，主要作用是提升正負(fù)極的導(dǎo)電性。鋰電池正極活性材料普遍存在導(dǎo)電性差的問題，使得電極內(nèi)阻較高、放電深度不夠，進(jìn)而導(dǎo)致活性材料利用率低、電極的殘余容量較大。

而導(dǎo)電劑在其中發(fā)揮著重要作用：

① 提升電子在電極中傳輸速率， 提升導(dǎo)電性；

② 提升極片對(duì)電解液的浸潤，提高鋰離子遷移速率， 改善電極充放電效    率和使用壽命；

③ 充放電過程中正極材料體積變動(dòng)時(shí)， 構(gòu)建良好導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，改善導(dǎo)電性。

目前主流導(dǎo)電劑為炭黑類、碳納米管、導(dǎo)電石墨類、VGCF（氣相生長碳纖維）和石墨烯。

碳納米管和石墨烯導(dǎo)電劑相較于傳統(tǒng)導(dǎo)電劑具有導(dǎo)電性能好、用量少的特點(diǎn)。炭黑類、導(dǎo)電石墨類和 VGCF 作為傳統(tǒng)的導(dǎo)電劑，其在活性物質(zhì)之間各形成點(diǎn)、面或線接觸式的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)；碳納米管和石墨烯屬于新型導(dǎo)電極材料，其分別形成線接觸式和面接觸式導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

在用量方面，導(dǎo)電劑的添加量取決于不同電池生產(chǎn)商的電化學(xué)體系，一般為正極或負(fù)極重量的1%~3% ，碳納米管導(dǎo)電劑的粉體使用量僅為傳統(tǒng)導(dǎo)電劑的1/6~1/2 。 

伴隨著市場對(duì)于高性能電池需求走高，疊加高鎳正極、硅基負(fù)極等新技術(shù)應(yīng)用以及性價(jià)比逐步體現(xiàn)，碳納米管滲透率有望迎來快速增長，碳納米管能夠全方位提升電池能量密度、壽命、倍率等性能，更為契合下游需求。

1、提升能量密度：碳納米管添加量是傳統(tǒng)炭黑的 1/6~1/2 ，等效于降低電極整體質(zhì)量，提高活性物質(zhì)質(zhì)量占比，進(jìn)而提升能量密度。

2、延長循環(huán)壽命：碳納米管長徑比大，能夠與正極材料形成良好導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而保證正極材料之間連接、防止材料破裂脫落，提升循環(huán)壽命。

3、改善快充性能：碳納米管優(yōu)異的導(dǎo)電性能夠降低電池極化，提升倍率特性，進(jìn)而改善快充性能。

4、優(yōu)化高低溫性能：碳納米管電導(dǎo)率高，能夠降低電極電阻、減少發(fā)熱；其導(dǎo)熱性能優(yōu)，能夠提升電池高低溫性能和安全性。

單壁碳納米管作為新興的導(dǎo)電材料有著廣闊的應(yīng)用前景，但是單壁碳納米管的分散往往大大影響著材料的性能。針對(duì)上述問題我們使用ZYTR-120E-450 三輥機(jī)來均勻分散此類材料。ZYE三輥機(jī)是通過水平的三根輥筒表面互相擠壓、不同轉(zhuǎn)向及速度差所產(chǎn)生的剪切力而達(dá)到研磨分散的效果，且在ZYE三輥機(jī)精密的間距控制下能夠做到不破壞材料的表面形貌而達(dá)到解聚的目的。

實(shí)驗(yàn)案例

客戶名稱：SYHJ

實(shí)驗(yàn)儀器：ZYTR-120E-450三輥機(jī)（氧化鋯輥筒）、金屬陶瓷刀片、Nikon光學(xué)顯微鏡

實(shí)驗(yàn)材料：單壁碳納米管

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>通過三輥機(jī)研磨使材料分散的更加均勻

實(shí)驗(yàn)步驟：

將客戶預(yù)混好的材料使用ZYTR-120E-450 三輥機(jī)進(jìn)行多次分散，研磨后取樣加入溶劑稀釋后使用顯微鏡進(jìn)行觀察。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

顯微鏡放大400倍的狀態(tài)

研磨照片：

結(jié)果分析：

通過顯微鏡觀察可以看出，經(jīng)過 ZYTR-120E-450 三輥機(jī)研磨分散后的材料中團(tuán)聚明顯減小。