复合导电剂低用量对硅碳材料性能影响

陈 伟，杨 杰，宋东成，王华宁，陈武峰

(昂星新型碳材料常州有限公司，江苏常州 213100)

导电剂在电极中能形成良好的导电网络，提供更多的电子通道。目前，使用较多的传统导电剂诸如导电炭黑、导电石墨及碳纳米管等通常与活性物质间形成“点-点”或“点-线”接触，改善电子传输的路径[1-2]。一般情况下为充分发挥导电剂的作用，降低电池的极化内阻，其质量分数将会在2%以上。但是，过量添加与能量存储无关的导电剂会减少电极中活性物质的占比，降低整体的能量密度[3]。因此，对于低用量高效导电剂的探索仍是研究的重点。

石墨烯作为一种新型的二维网状柔性材料，被认为是理想的锂离子电池导电剂[4-5]，其结构与活性物质间呈面接触，在体系中形成良好的三维导电网络，可以有效缩短锂离子和电子的传输路径，提升其迁移速率，从而改善锂离子电池的性能[5]。但也正是因为石墨烯的片状结构，对锂离子的扩散存在一定的阻碍作用，影响电池的倍率性能。同时，石墨烯在制浆过程中易发生团聚，也是限制其应用的一个壁垒。为解决该问题，二元复合导电剂不断被研究者开发。Li 等[6]利用水热法制备石墨烯/炭黑二元复合导电剂，发现炭黑颗粒的引入不仅可以有效防止石墨烯的聚集，还可以增强锂离子的扩散。相对于导电炭黑，一维碳纳米管呈管状结构，插嵌在石墨烯层状结构中，在抑制自身的团聚的同时阻碍石墨烯片的堆叠。此外，碳纳米管/石墨烯复合导电剂与活性物质间所形成的导电通道更为直接通畅，进而减少石墨烯对锂离子扩散的阻碍作用[2,7]。……