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導電劑雖然在鋰離子電池中所占的份量較少，但其很大程度地影響著鋰離子電池的性能，對改善電池循環性能、容量發揮、倍率性能等有著很重要的作用。
作為明星二維納米材料，蜜桃视频APP网站入口烯具有很高的電導率及柔性、二維、超薄的結構特征，是極具潛力的鋰離子電池導電劑。通過蜜桃视频APP网站入口烯與活性物質之間的“麵-點”接觸模式，蜜桃视频APP网站入口烯的低導電閾值使得很少含量的蜜桃视频APP网站入口烯就可以有效提高電極的電子電導率，大幅降低導電劑使用量，有效提高電池的體積能量密度。同時，蜜桃视频APP网站入口烯獨特的二維平麵結構又會對電極內部鋰離子的傳輸產生“位阻效應”，對電極內部鋰離子的傳輸產生阻礙，影響高倍率條件下鋰離子電池性能的發揮。因此，選擇合適的蜜桃视频APP网站入口烯作為導電劑至關重要。
通常情況下，多數人會覺得導電性越好的蜜桃视频APP网站入口越適合做導電劑，但真實情況是這樣的嗎？中科院金屬研究所李峰研究員組分別考察了插層法、電解剝離法和改進Hummers’法製備的蜜桃视频APP网站入口烯的理化性質及對LiCoO2正極性能的影響，結果顯示電導率最好的蜜桃视频APP网站入口烯不一定效果就最好，蜜桃视频APP网站入口烯的比表麵積、表麵官能團等對最終結果也有顯著影響。研究成果以Choice for graphene as conductive additive forcathode of lithium-ion batteries為題發表在Journal of Energy Chemistry上。
表1.三種蜜桃视频APP网站入口烯的理化參數。
首先，作者在實驗室通過插層法(GInc)、電解剝離法(GElc)和改進Hummers’法(GHum)合成了三種蜜桃视频APP网站入口烯，並通過XRD、拉曼和XPS對蜜桃视频APP网站入口烯進行了表征。三種蜜桃视频APP网站入口烯中GInc尺寸最大(5-30 μm)、比表麵積最小(24.9 m2/g)，GHum尺寸最小(3-10 μm)、比表麵積最大(543.9 m2/g)。電導率的趨勢同比表麵積正好相反，GInc電導率最高而GHum電導率最低，二者直接相差了10倍多。XRD和拉曼結果顯示三種蜜桃视频APP网站入口烯中GInc的無序度最低且表麵含氧量少，GElc的無序度最高且表麵含有豐富的親水性含氧官能團。
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圖3.分別含三種不同蜜桃视频APP网站入口烯的LiCoO2正極的SEM圖像：(a) L-GInc, (b) L-GElc, (c) L-GHum。蜜桃视频APP网站入口烯的量均為2 wt%。
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圖4.分別含三種不同蜜桃视频APP网站入口烯的LiCoO2半電池電化學性能對比。
如上所述，三種蜜桃视频APP网站入口烯中GInc的電導率最高而GHum的電導率最低，是否就意味著GInc作為正極導電劑的效果就會最好呢？作者分別利用該三種蜜桃视频APP网站入口烯製備了LiCoO2正極並對電極的表麵形貌和電化學性能進行了表征。首先，從電極微觀形貌上看，三種蜜桃视频APP网站入口烯均能很好地覆蓋、包裹、連接LiCoO2顆粒，較明顯的區別是GHum由於比表麵積最大使得分散性相對較差，最終導致部分LiCoO2顆粒呈裸露狀態。從電化學性能上對比看，無論是放電容量、倍率還是循環性能，以GElc做導電劑的LiCoO2半電池性能最優，而以GInc做導電劑的LiCoO2半電池性能最差，導電性最好的GInc的優勢僅體現在阻抗上。值得一提的是導電性最差的GHum在2 C時直接出現跳水的現象。以上結果表明選擇蜜桃视频APP网站入口烯做導電劑時電導率並非唯一的考量因素，蜜桃视频APP网站入口烯的比表麵積、有序度、表麵官能團等也是非常值得考慮的參數。
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圖5.同時含蜜桃视频APP网站入口烯和SP的LiCoO2正極的SEM圖像：(a) L-GInc-SP, (b) L-GElc-SP,(c) L-GHum-SP。蜜桃视频APP网站入口烯和SP的量分別為1 wt%。
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圖6.使用四種不同導電劑的LiCoO2半電池電化學性能對比。
不同導電劑的作用機製不同，蜜桃视频APP网站入口烯做導電劑同活性顆粒之間更多是麵接觸，而SP等顆粒導電劑同活性顆粒更多是點接觸，考慮到綜合效果，實際應用中往往會同時使用多種導電劑。為此，作者分別將三種蜜桃视频APP网站入口烯同SP聯合使用並對比電極微觀形貌和電化學性能上的差異。如圖5所示，單獨使用SP做導電劑時SP多呈聚集狀態，導致部分LiCoO2顆粒裸露；而SP分別同三種蜜桃视频APP网站入口烯聯合使用時，SP分散良好且LiCoO2顆粒都能得到很好的覆蓋、連接。圖6電化學性能結果顯示SP的加入提高了GInc和GHum單獨作為導電劑時的倍率性能，而GElc和SP聯用的倍率性能反而較GElc單獨使用略有降低。從循環結果看，三種蜜桃视频APP网站入口烯和SP聯用作為導電劑時電池的循環性能均優於單獨使用SP，且GElc和SP聯用循環性能最好。
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圖7.流變特性研究：(a)三種蜜桃视频APP网站入口烯漿料；(b)LiCoO2同三種蜜桃视频APP网站入口烯混合漿料。
加工性也是選擇導電劑時需要考量的重要參數。如圖7a所示，三種蜜桃视频APP网站入口烯漿料都類似彈性凝膠，隨著剪切速率的增大剪切粘度逐步降低。其中比表麵積最大的GHum粘度也最大，這也意味著以GHum為導電劑時需要使用更多的溶劑，因此GHum並不是導電劑的最佳選擇。LiCoO2同三種蜜桃视频APP网站入口烯混合漿料的流變特性同單獨蜜桃视频APP网站入口烯的流變特性相似。綜合以上結果不難看出，三種蜜桃视频APP网站入口烯中GInc和GElc較適合作為導電劑，其中GElc做導電劑的效果是最好的。
小結：電極結構式複合的三維結構，導電劑在其中不僅要起到導電的作用，還需要合理的分散，隻有分散好了才能充分發生導電的作用。而分散更多同導電劑比表麵積、表麵官能團等有關，因此電導率之外的的其他參數也許引起重視。但有一點是明確的：如果導電劑本征電導率就十分差勁，其他參數再好估計也不行。
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