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將科琴黑(KB)、碳納米管(CNT)、導電石墨KS-6等3種導電劑分別與導電炭黑sP混合，組成鋰離子電池用雙組分導電劑。以KB+SP、CNT+SP和KS-6+SP為導電劑的電池以1．0 c在3．0～4．2 V循環(huán)400次，容量保持率分別為94．15％、93．07％和92．30％ ；以KB+SP作為導電劑的電池，內(nèi)阻最低(28．2 ml1)，化成容量最高(1 756．8 mAh)，一40℃低溫下以0．5 C放電到2．5 V時，輸出容量為1．31 Ah，達到常溫容量的80％ 以上；以5．0 c高倍率放電(3．0—4．2 V)時，電壓平臺最高(3．32 V)，輸出容量最大(1 458．3 mAh)。

目前，鋰離子電池常用的正極活性材料為過渡金屬氧化物或過渡金屬磷酸鹽，由于它們是半導體或絕緣體，需加入導電劑改善導電性能。導電劑的種類、用量及分布狀態(tài)?對活性物質(zhì)利用率、循環(huán)穩(wěn)定性、倍率及低溫放電性能影響較大。不同導電劑的特點不同，對電池的影響也有所不同；使用復(fù)合導電劑的電極，電化學性能優(yōu)于使用單一導電劑 。本文作者研究了科琴黑(KB)、碳納米管(CNT)、導電石墨KS-6分別與導電炭黑sP混合組成的雙組分導電劑對鋰離子電池正極性能的影響。

1 實驗
1．1 電池的制備
將相同質(zhì)量的KB(日本產(chǎn)，電池級)[或CNT(深圳產(chǎn)，電池級)、KS-6(廣州產(chǎn)，電池級)]與sP(廣州產(chǎn)，電池級)混合，制成雙組分導電劑。正極活性物質(zhì)鈷酸鋰LiCoO：(長沙產(chǎn)，電池級)與導電劑、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(廈門產(chǎn)，HSV900)按質(zhì)量比93．5：3．O：3．5混合，以N-甲基吡咯烷酮(廣州產(chǎn)，電池級)為溶劑，制成正極漿料。將負極活性物質(zhì)石墨(長沙產(chǎn)，電池級)、導電劑sP、粘結(jié)劑羧甲基纖維素鈉(江門產(chǎn)，電池級)和丁苯橡膠(淄博產(chǎn)，電池級)按質(zhì)量比94．0：2．O：1．5：2．5混合，以去離子水為溶劑制成負極漿料。將正、負極漿料分別涂覆于20 m厚的鋁箔(深圳產(chǎn)，99．9％)、9 m厚的銅箔(惠州產(chǎn)，99．8％)上，控制正、負極雙面面密度分別為0．036 9 g,／cm 和0．018 7 g／'cm ，然后在120℃ 下真空(真空度<一0．08 MPa)干燥12 h，以10．5 MPa的壓力輥壓。正、負極片的厚度分別為0．135～0．140 mm和0．145—0．150 mln。將正極片分切成54 mm×665 mm，負極片分切成56 mm×710 mm，按本公司的生產(chǎn)工藝制成103465型鋰離子電池。隔膜為Celgard 2325膜(美國產(chǎn))，電解液為1．0 mol／LLiPF ／EC+EMC+DMC(體積比1：l：1，張家港產(chǎn)，電池級)，注液量為6．0 4-0．2 g。

1．2 電池性能測試
用cT．30o8w-5V10A—F高精度電池性能測試系統(tǒng)(深圳產(chǎn))進行充放電測試，由HLTT01C高低溫實驗箱(重慶產(chǎn))提供低溫環(huán)境。
內(nèi)阻及化成容量：將裝配好的電池在40℃下擱置12 h，以0．20 C恒流充電至4．2 V，轉(zhuǎn)恒壓充電至電流為0．05 c；擱置5 min后，以0．2 C恒流放電到3．0 V；循環(huán)3次。用BVIR電池電壓內(nèi)阻測試儀(深圳產(chǎn))對充滿電的單體電池進行內(nèi)阻測試。
電化學阻抗譜(EIS)測試：將正極片裁切成直徑為1 cm的圓片作為工作電極，以金屬鋰(成都產(chǎn)，電池級)為參比和輔助電極，組裝成三電極體系，用273 A電化學工作站(美國產(chǎn))進行測試，頻率為1O～ ～10 Hz，交流幅值為±5 mV。倍率性能測試：在室溫下，對電池依次以0．5 C、1．0 C、
2．0 C、3．0 C及5．0 C進行放電測試，截止電壓為3．0 V。每種電池樣品數(shù)量均為1只。每次放完電后，電池以1 A恒流充電至4．2 V，轉(zhuǎn)恒壓充電至100 mA。
低溫性能測試：將電池充滿電后放入低溫箱中平衡4 h，依次進行一2O℃、0．5 C，一20℃ 、1．0 C和一40℃ 、0．5 C低溫放電測試，放電截止電壓為2．5 V，每種電池樣品數(shù)量均為1只。每次低溫放電后，待電池溫度恢復(fù)到常溫，以1 A恒流充電至4．2 V，轉(zhuǎn)恒壓充電至100 mA。循環(huán)性能測試：在室溫下以1．0 C在3．0～4．2 V循環(huán)。每種電池樣品數(shù)量均為1只。
2 結(jié)果與分析
2．1 內(nèi)阻及化成容量
KB+SP、CNT+sP和KS-6+SP作為導電劑的電池內(nèi)阻和化成容量列于表1。

從表1可知，KB+sP作為導電劑的電池，內(nèi)阻最小、化成容量最高，KS-6+sP作為導電劑的電池，內(nèi)阻最大、化成容量較低。
2．2 EIS測試
不同種類導電劑正極片的三電極體系的EIS見圖1。

圖1中的曲線都是由中高頻區(qū)的一個半圓和低頻區(qū)的一條直線組成。從定性的角度來講，圓弧半徑越小，電荷轉(zhuǎn)移阻抗越小，斜線斜率越小，則擴散越容易 J。從圖1可知，KS-6+SP作為導電劑的正極片，電極表面的電荷轉(zhuǎn)移阻抗大于KB+SP、CNT+sP作為導電劑的，且Li 在活性物質(zhì)中的擴散阻抗也較大。原因可能是KB+SP、CNT+sP作為導電劑，形成了良好的導電網(wǎng)絡(luò)，為電子在電極中的運輸提供了方便的通道，進而增大了整個體系的電導率，從而改善了體系的交流阻抗性能 J。
2．3 倍率性能
電池在不同倍率下的放電曲線見圖2。

從圖2可知，低倍率放電時，電池的電壓平臺和輸出容量相差不大；高倍率5．0 C放電時，KB+sP作為導電劑的電池，電壓平臺最高(3．32 V)且輸出容量最大(1 458．3 mAh)。KB的多孔穴結(jié)構(gòu)能存儲更多的電解液，高倍率放電時更有利于Li 在電極中的運輸，從而減輕電極極化 。
2．4 低溫性能
電池在低溫下的放電曲線見圖3。

從圖3可知，電池在一20℃下放電到2．5 V時，輸出容量相差很小。KB+SP、CNT+sP和KS-6+sP作為導電劑的電池0．5 C放電的電壓平臺分別為3．45 V、3．41 V和3．40 V，1．0 C放電的電壓平臺分別為3．40 V、3．30 V和3．25 V。在一4|D℃時，KB+sP作為導電劑的電池，放電性能較好，0．5 C放電到2．5 V時，放電初期的低波電壓為3．04 V，電壓平臺為3．06 V，輸出容量為1．31 Ah，達到常溫容量的80％ 以上。KB的多孔穴結(jié)構(gòu)具有較大的吸液量，與sP混合作為導電劑，能較好地吸附和保持電解液，減輕極化 J，因此電池的低溫放電性能較好。
2．5 循環(huán)穩(wěn)定性
電池的循環(huán)性能見圖4。


從圖4可知，在室溫下，KB+SP、CNT+SP和KS-6+SP作為導電劑的電池，循環(huán)200次時容量保持率分別為95．70％ 、95．70％ 、94．17％ ；循環(huán)400次時容量保持率分別為94．15％ 、93．07％ 、92．30％。原因可能為KB、CNT組成的結(jié)實的導電網(wǎng)絡(luò)，使導電劑與正極活性物質(zhì)的接觸更緊密，在充放電過程中活性物質(zhì)體積膨脹收縮變化所導致的導電劑與活性物質(zhì)接觸不充分的概率減少，抑制了因?qū)щ妱┡c活性物質(zhì)不充分接觸所引起的電阻增加，為電子在電極中的運輸提供了方便的通道 ，改善了電池的循環(huán)性能。
3 結(jié)論
導電劑對鋰離子電池的內(nèi)阻和化成容量有影響。3種不同種類雙組分導電劑中，KB+SP作為正極導電劑的電池，內(nèi)阻最低、化成容量最高。高倍率放電時，導電劑種類對電池放電性能影響較大，KB+SP作為正極導電劑的電池，電壓平臺最高、輸出容量最大；KB+sP作為正極導電劑的電池，低溫放電性能最佳，在一40℃下以0．5 C放電到2．5 V時，放電初期的低波電壓為3．o4 V，電壓平臺為3．06 V，輸出容量為1．31 Ah，為常溫容量的80％(0．5 C放電)以上。
導電劑對電池循環(huán)穩(wěn)定性的影響較為明顯，KB+SP、CNT+SP和KS-6+sP作為正極導電劑的電池以1 C在3．O～ 4．2 V充放電400次時，容量保持率依次為94．15％ 、93．07％ 和92．30％ 。