17年专注锂电池定制

定制热线: 400-666-3615

研究人员用碳填充物改善锂离子电池性能 显著提升电导率

2020-12-03   点击量:15

对许多便携式设备和电动汽车来说,锂离子电池是重要充电电源。但这种电池的用途有限,因为它不能既供应高功率输出,又支持可逆储能。据外媒报道,最近的研究供应了一项解决方法,通过加入导电填充物来改善电池性能。


(图片来源:aip)


最佳电池设计涉及到通过厚电极结构来提高能量密度,但是这种设计的锂离子传输能力差,影响电极发挥关键用途。为了促进锂离子传输,研究人员尝试过各种改进技术,包括建立垂直排列的通道或制造适当大小的孔。


另一种方法是采用由具有导电性的碳制成的填充物。此项研究考虑三类填充物:单壁碳纳米管(SWCNT)、石墨烯纳米片和Superp材料。Superp是在石油前体氧化过程中出现的一种碳黑颗粒,也是锂离子电池中最常用的导电填料。


研究人员将这些填充物分别添加到NCM(镍、钴和锰)电极材料中,并用扫描电子显微镜观察复合材料。他们发现,Superp和NCM粒子是以点对点接触的方式排列。而SWCNT被包裹在NCM颗粒周围,形成导电涂层。此外,在NCM粒子之间的空隙中,可以观察到相互连接的SWCNT网络。石墨烯纳米片也包裹在NCM电极颗粒上,但不如SWCNT那样均匀。


结果表明,对NCM电极来说,SWCNT称得上是最佳导电填充物。研究人员GuihuaYu称:“所测得的电导率符合渗透理论。在绝缘基质中加入导电填充物,当穿过复合材料的第一个导电通道形成时,电导率就会显著新增。”由于渗流要穿过填充物的完整路径,因此要有足够的导电填充物。研究人员考虑到不同的填充量,发现当SWCNT质量比达到0.16%时,NCM电极表现出良好的导电性。而要实现同样的效果,要更多的Superp和石墨烯。


研究人员通过若干光谱技术,如拉曼光谱和X射线吸收光谱,来研究所得到的复合材料。Yu说:“我们的研究结果表明,将SWCNT加入NCM电极中,能够促进离子和电荷转移,提高电化学利用率,特别是在放电率高的情况下。”


钜大特种电池工程研究院

钜大特种电池工程研究院

钜大特种锂离子电池工程研究中心是由东莞钜大电子有限公司兴建,并与中南大学、华南理工大学和东莞理工学院相关科研团队联合运营的特种锂离子电池产业化研发中心,研究中心秉持"以特殊环境、特殊用途和特殊性能的需求为导向,以产学研深度融合为创新驱动"的办院方针,力求满足用户独特的需要,从而为用户创造独特的价值。