數碼相機鋰聚合物電池
803243 1050mah 3.7v
厚度：8.0mm
寬度：32.0mm
長度：43.0mm Max ( 含保護板)
電極材料對電池性能影響有3種
來源：藍泰陽作者：Blue Taiyang瀏覽次數：1490發布時間：2022-04-16 15:09:13
電極材料對鋰電池性能影響有3種
以下三種是電極材料對電池性能：
1、活性物質形貌的影響
在鋰離子電極材料中，一般而言，活性物質的粒徑減小，就會提高電極材料的離子電導率，進而提升電極整體的導電能力，改善電池倍率性能。當活性物質粒徑減小，電極材料中Li+的擴散路徑縮短，有利于Li+進行傳輸。
大量的研究工作都表明使用小顆粒的活性物質會對電極電化學性能產生有利影響，但在減小活性物質粒徑的過程中也會出現一些問題和挑戰。
第一，小顆粒(特別是納米顆粒)的活性物質和導電劑的表面積比較大，有利于電解液催化分解，在其表面形成一層凝膠膜，消耗了電解液。第二，在電極工作過程中會在其表面形成SEI膜，該過程同樣消耗電解液和Li+。第三，活性物質顆粒尺寸過小，導致電極材料壓實密度過低，降低能量密度。當顆粒直徑小于某一細小尺寸時，顆粒的布朗運動效應就不能忽略，所以由于細小顆粒的布朗運動，而使得顆粒之間產生激烈碰撞，使漿料產生絮凝，更易導致出現分離現象。
因此在選擇活性物質粒徑大小的時候，不能單純靠減小顆粒尺寸來提高電極性能，還要綜合考慮其帶來的不利影響。
2、 導電劑性質的影響
要使導電劑能夠完美地發揮作用，必須保證其在漿料中均勻分布，不僅是整體體積的宏觀分布，還包括顆粒層面上的微觀分布。但是導電劑的分布情況并不是僅僅依靠漿料的攪拌效率，還受到導電劑本身性質的影響。
現在電極材料中常用的導電劑有顆粒狀的SuperP、科琴黑，纖維狀的氣相生長碳纖維(VGCF)、碳納米管(CNTS)，片狀的KS-6、SFG-6、石墨烯等。在富鋰錳基材料中，對比SuperP、KS-6、VGCF和石墨烯四種導電劑的導電效率，SuperP能夠均勻分散形成完整的導電通路，電極電阻最小，表現出優異的倍率和循環性能。KS-6沒能形成良好的導電通路，表現出的電化學性能最差。
有一些炭黑導電劑不僅可以起到增大電極材料電導率的作用，還能使漿料穩定，防止漿料出現分離、凝聚的作用。在漿料制備初期損耗模量大于儲存模量，使漿料呈流體狀，有非常小的屈服強度。再添加一定量的炭黑之后，漿料的存儲模量逐漸大于損耗模量，漿料呈凝膠狀，具有較大屈服強度來有效地防止漿料出現聚沉、分離。
導電劑的存在還可以影響電解液在電池體系內的分布。由于受鋰離子電池的空間限制，注入的電解液量是有限的，一般處于貧液狀態，而電解液作為電池體系內部連接正負極的離子體，其分布對鋰離子在液相中的遷移擴散有著至關重要的影響。當一端電極中導電劑含量過高時，電解液富集在這一極而使另一極的鋰離子傳輸過程緩慢，極化度較高，在反復循環后容易失效，從而影響電池的整體性能。
導電劑的含量只需達到一個最佳值，而不是越大越好，太多就會使電極密度減小，電池容量下降，如果太少則會導致電極中活性材料利用率不高，且在較高倍率下的放電性能會有所降低。由此可以看出，不同種類的活性物質在粒徑、形貌及其自身的化學性質方面差別較大，不同的導電劑對其導電能力也產生很大不同，不可能存在一種導電劑對任何的電極材料都能起到優異的導電能力。因此在實際生產應用中，要根據所選用的活性物質來選擇出最適用的導電劑以及添加量。
3、 粘結劑性質的影響
粘結劑是鋰離子電池電極中的非活性成分，主要在活性物質、導電劑和集流體之間起到連接作用，使它們之間具有整體性，減少電極阻抗。同時使極片具有良好的機械性能和加工性能，可以滿足實際生產的需要。
不同活性物質和導電劑使用的粘結劑種類也不同。目前，聚偏二氟乙烯(PVDF)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、聚丙烯酸(PAA)和海藻酸鈉主要用于負極粘結劑，聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)主要用于正極粘結劑。因此需要根據實際活性物質的種類來合理選擇最佳的粘結劑。
粘結劑不僅可以起到連接的作用，還能在一定程度上防止漿料凝聚。由于鋰離子電池漿料屬于非牛頓流體，分散好的漿料其許多內部結構參數會隨著時間逐漸衰減，活性物質和導電劑容易恢復到聚集的狀態，因此，需要通過提高漿料粘度使顆粒的動能減小，防止顆粒由于較大動能而克服顆粒間排斥力聚集在一起。而實際涂布過程又要求漿料粘度不能太大，這在一定程度上限制了粘結劑的這個作用。
在活性物質顆粒尺寸一定的情況下，粘結劑的分子量越大，漿料表現出的各方面力學性能越好。粘結劑分子量越大其分子鏈越長，在吸附到活性物質和導電劑表面時，其較長的分子鏈可能連接多個顆粒，眾多的分子鏈交錯在一起使顆粒之間的連接更加緊密，不僅可以使漿料呈現凝膠狀，起到防止漿料聚集的作用，還能使極片在干燥后具有更好的力學性能。
但分子量過大則會造成PVDF在NMP中的溶解性和在電極中的分散性下降。不僅如此，高分子量的PVDF結晶度高，對電極中電子和質子的遷移阻力大，由此也會造成極片的阻抗高，充放電過電位大。因此，粘結劑的選擇并不是分子量越大越好。
