天奈科技毛鷗：新一代單壁碳管導電劑助力電池循環性能提升
撰稿丨楊志廷
編輯丨麥 子
美編丨CBEA獨耀
▲江蘇天奈科技股份有限公司研發&知識產權總監毛鷗博士發表主題演講
日前，“第二屆新能源汽車及動力電池（CIBF2021深圳）國際交流會”在深圳舉行，在風帆有限責任公司冠名的“軟包電池核心材料及先進技術突破”專場論壇上，江蘇天奈科技股份有限公司研發&知識產權總監毛鷗博士發表了主題為“導電劑發展和新一代單壁碳管導電劑的應用”的演講。
據毛鷗介紹，天奈科技成立于2011年，主要從事碳管及石墨烯產品的開發、生產、銷售，其生產線自2012年開始投產至今，已具備1500噸碳管和石墨烯、3萬噸導電漿料的年產能。目前天奈科技導電漿料的產能還在持續擴增中，預計2021年年底導電漿料的年產能有望達到5萬噸。
作為鋰電行業重要的輔助材料，導電劑的類型已由過去的導電炭黑、導電石墨（片）等傳統導電劑轉換為納米碳纖維VGCF 、碳納米管CNT 、石墨烯等新型導電劑。具體到天奈科技，毛鷗介紹道，截至目前，天奈科技已研制了五代導電劑產品，不斷從粉末電導率 、縱橫比等維度提升產品性能。目前高性能的單壁碳管導電劑產品——FT2000正在研發中，已完成對關鍵客戶的送樣工作。
在產品性能優勢方面，毛鷗談道，天奈科技的導電劑純度高，且長徑比（導電劑重要參數之一）方面具有突出優勢：公司產品純化后純度可達99%，其長度一般為10納米左右（目前市面上多為5納米多），導電性能優良。
從產品的生產工藝角度來看，毛鷗表示，天奈科技產品的材料分散性好，稀釋之后材料的均勻分散狀態較高，不會出現市場上同類產品存在的嚴重纏繞問題。
從碳納米管廣泛應用的電池正極材料領域來看，天奈科技的產品可以將正極材料的替代比例做到1：8，導電性好、石墨化程度高等優勢明顯。
談及導電劑在電池負極的應用時，毛鷗表示，添加到電池負極中的硅氧材料，存在一個很大的問題：其膨脹過程中產生的裂紋會導致電池的循環性能不佳。針對以上問題，天奈科技的FT2000產品采用了扣電方面的特殊設計，極大地改善了電池材料的循環性。此外，常見的解決方法還有通過添加碳納米管導電劑來延長循環性。毛鷗認為，添加0.5%導電劑到單雙壁管的硅材料中，就能達到電阻滲透率的閾值（達到滲透閾值之后會形成很好的導電網絡）。
“如果采用1：20替代比例，FT2000將對電池循環性有更大的提升，在特定領域，可將循環次數從不到200次，提高到接近500次，達到用低成本的材料實現高容量、高循環的目標。”毛鷗強調道。
此外，毛鷗還分享了碳管導電劑在應用中的一些總結及建議：
第一、碳管可以在硅碳負極中1:3至1:10替代碳黑，首次循環效率和倍率性能將略有改善。
第二、整體導電劑應用趨勢是使用更細的碳納米管，這可以改善電池能量密度。
第三、使用更長更細的碳納米管，如FT2000單壁碳管，可以極大延長硅基負極的循環壽命。
第四、FT2000添加越多，SiOx循環性能越好；
第五、考慮到FT2000的分散性和粘度穩定性問題，建議將其與多壁碳納米管一起使用。
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