能量密度一直是动力电池企业研究的“重中之重”,在不断借由技术创新、工艺优化、设备智造等手段寻求高能量密度的突破路径上,添加导电剂也是目前大受锂电池企业青睐的一种方式。
尽管导电剂家族人员兴旺,但多属碳元素家庭。熟知的导电剂产品就包括石墨、碳纳米管、石墨烯等成员。随着2015年新能源汽车市场的“疯狂”躁动后,2016年迎来较为理性的新时期。那么,在这一年里,导电剂家族是否加入了新成员呢?
为鼓励技术创新、品牌创新,高工锂电自2013年起开始举办锂电金球奖。该奖项专注锂电产业链的设置与评定,涉及材料、设备、电芯、PACK、BMS、电动车等领域,聚焦年度技术创新、企业成就、品牌营销,获得业界各大企业的积极参与与认可,已成为行业内最权威的评选活动,被誉为“锂电界奥斯卡”。
今年的金球奖以“寻找行业新动力”为主题,OCSiAl Hong Kong Limited (下称OCSiAl)报名角逐“年度创新产品”奖项评选。
OCSiAl 创立于2009年,是一家专业从事单壁碳纳米管研发生产,开发适用于锂离子电池、橡胶、塑料、复合材料、透明导电膜、涂料和涂层技术的跨国公司,目前该公司已实现单壁碳纳米管的大规模生产应用。该公司总部位于卢森堡,在美国、韩国、中国、新加坡、印度、以色列、俄罗斯均已开展业务。
OCSiAl Hong Kong总裁Grigory Gurevich 说:“单壁碳纳米管由一种特殊结构的碳聚集组合起来,可以给许多不同材料带来奇异的性能改善,例如导电性、导热性及其他一些物理特性。可以说这是它的主要特点,所以它是一种多用途添加剂,适用于许多不同物质。”
在本届金球奖评选中,OCSiAl参与的“年度创新产品”就是两款单壁碳纳米管产品——TUBALL FOIL和导电性添加剂TUBALL BATT。
TUBALL FOIL:
产品类型:该产品包括TUBALL™ FOIL Al(涂单壁碳纳米管铝箔)和TUBALL™ FOIL Cu(涂单壁碳纳米管铜箔),前者用于正极极片,内阻、附着力等性能远优于其它箔材;后者在低温环境中可提高充电接受能力,增强附着力。
产品优势:TUBALL FOIL的竞争力突出在导电层厚度,在薄到少于50纳米的涂层厚度下,其导电性和粘结性却比市面上的其他导电剂更好,而且易于极耳焊接。
导电性添加剂TUBALL BATT:
应用方式:可添加于活性材料内部,形成基于SWCNT的新的材料结构。OCSiAl预测在未来5-10年,这种新材料可能将电池能量密度提升15%-60%。
产品优势:和传统导电性添加剂如炭黑、石墨烯和多壁碳纳米管相比,仅添加0.001%的单壁碳纳米管即可带来导电性。低倍率体系中,如应用于手机、笔记本电脑中的LCO电池,单壁碳纳米管的添加量仅为0.02%-0.06%。
检测数据:根据知名LFP材料生产商立凯测试10 Ah聚合物电池数据,添加TUBALL BATT单壁碳纳米管的电池极片可压缩性更好,压实密度可达2.4 g/cc,高于对比组高10%,这可以使得电池厚度减少18%,导致在全电池的能量密度提高10%。

▲配方 98.4% LFP, 0.1% SWCNT and 1.5% PVDF的倍率性能

▲配方90.5% LFP, 4% Super P, 2% KS6 石墨和 3.5% PVDF 的倍率性能
应用案例:值得一提的是,OCSiAl的单壁碳纳米管产品不仅可用于电池正极中,也能应用于负极材料。
6月23日,在2016单壁碳纳米管及其锂电应用的国际论坛中,中国电池生厂商比克分享了添加少量的单壁碳纳米管水性分散剂TUBALL BATT的硅碳负极测试结果:3.5Ah硅碳负极18650电池循环寿命从350周提高到500周。