鋰電池導(dǎo)電劑碳納米管與石墨烯誰會贏得市場先機？石墨烯自問世以來，盡管引發(fā)無數(shù)熱議，但仍然是諸多領(lǐng)域研發(fā)者的重點關(guān)注對象，其中就包括鋰電行業(yè)，目前石墨烯在鋰電池中主要被用作導(dǎo)電劑。本文主要介紹一下鋰電池導(dǎo)電劑碳納米管與石墨烯誰會贏得市場先機。

什么是碳納米管和石墨烯？

碳納米管是由一層石墨層卷起來的直徑只有幾納米的微管，也可由不同直徑的微管同軸地套構(gòu)在一起形成管束。按照層數(shù)來分類，可分為單壁碳納米管和多壁碳納米管；石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，也分為單層石墨烯和石墨烯微片(多層結(jié)構(gòu))。

從本質(zhì)上看，碳納米管和石墨烯都屬于石墨類材料，只不過碳原子的排列組合不同，形成螺旋狀的碳納米管和片狀的石墨烯，所以它們都具備石墨的一些相同特性，比如導(dǎo)電性。

具體而言，碳納米管由于尺寸小，比表面積大，表面的鍵態(tài)和顆粒內(nèi)部不同，表面原子配位不全等導(dǎo)致活性位置增加，成為理想的材料添加劑。但石墨烯電極擁有更小的極片電阻，可以做到更大的壓實密度。

碳納米管和石墨烯作為鋰電池導(dǎo)電劑應(yīng)用

電池導(dǎo)電劑是電池正負極材料、電池互聯(lián)的關(guān)鍵輔助材料，對鋰電池的充放電次數(shù)、功率性能產(chǎn)生很大影響。

碳納米管

碳納米管為一維管狀結(jié)構(gòu)，碳環(huán)還可形成共軛效應(yīng)，少量的添加就可形成充分連接活性物質(zhì)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，有利于提高電池的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。碳納米管良好的導(dǎo)熱性有助于電池的散熱，減輕內(nèi)部極化，因此可提高電池的高低溫性能和安全性，延長壽命。

碳納米管作為導(dǎo)電劑，存在兩個問題：合成過程中殘留有金屬催化劑，在電池的高電位的充放電過程中，金屬雜質(zhì)容易氧化并在負極表面析出，導(dǎo)致電池內(nèi)部微短路，自放電嚴重，甚至引起安全事故；碳納米管之間強烈的范德華力，導(dǎo)致在活性物質(zhì)中的均勻分散困難，阻礙了導(dǎo)電性能的發(fā)揮。

石墨烯

石墨烯是目前高性能的導(dǎo)電劑，石墨烯用作導(dǎo)電劑具有“至柔至薄至密的特點”，石墨烯可以為電極正負極活性物質(zhì)顆粒提供大量的導(dǎo)電接觸位點，并且石墨烯材料為自然界已知導(dǎo)電率最高的材料。相比于傳統(tǒng)的導(dǎo)電劑，石墨烯導(dǎo)電劑能更有效的降低正負極材料顆粒間的接觸阻抗并提升整體電極的導(dǎo)電性能。

導(dǎo)電劑通常要以最少的量實現(xiàn)最優(yōu)的導(dǎo)電性能。目前，市場化應(yīng)用的碳納米管和石墨烯都是以預(yù)分散導(dǎo)電漿料的方式提供。從導(dǎo)電性能上看，作為第三代導(dǎo)電劑，石墨烯的導(dǎo)電性更勝一籌。石墨烯的導(dǎo)電性更好，但碳納米管在電解液中的吸液能力更強。

另一位業(yè)內(nèi)人士更看好碳納米管導(dǎo)電劑，因為純石墨烯的離子導(dǎo)電性沒有碳納米管好，加入純石墨烯導(dǎo)電劑的電子會在循環(huán)幾十周后跳出來，這會影響電池的循環(huán)穩(wěn)定。碳納米管的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性都比較好，這更有利于提升電池的循環(huán)性。簡單來說，碳納米管導(dǎo)電更穩(wěn)定。

碳納米管與石墨烯的市場前景

目前業(yè)界一致認為：真正意義上的石墨烯制作成本高，難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；而碳納米管最大的難題則是分散。相較之下，碳納米管的分散比石墨烯的“難產(chǎn)”更容易攻克。從企業(yè)盈利的角度來說，碳納米管和石墨烯的購買成本是其考慮的一個重要因素。哪一款產(chǎn)品價格更低，就更容易被企業(yè)認可。目前市場上碳納米管和石墨烯兩款產(chǎn)品價格相差不大，但不同型號的導(dǎo)電劑價格會有很大差異，一般來說，常規(guī)的碳納米管導(dǎo)電劑的價格是700-800元/kg。

碳納米管和石墨烯等新型碳材料由于具有特殊的一維和二維柔性結(jié)構(gòu)、具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性，因此在鋰電池應(yīng)用中具有巨大的潛能。未來石墨烯導(dǎo)電劑在應(yīng)用上還是很有前景的。