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导电炭黑在聚合物和锂离子电池电极中的应用

摘要

导电炭黑是指由于原生粒子、聚集体、附聚体的复杂排列,而在聚合物复合料中表现出高导电性的特殊的炭黑家族。由于这些大的炭黑结构造成的大量孔隙体积,典型的导电炭黑品种的吸油值在170 mL/100g以上。导电炭黑起着导电填充剂的作用,其主要应用领域是诸如导电聚合物、电化学存储和转换系统之类专用市场。炭黑赋予塑料复合料或橡胶胶料导电性的能力,取决于它能否在绝缘聚合物基质中形成与保持导电网络,同时也取决于聚合物的种类。影响聚合物基质内导电网络构成和稳定性的关键炭黑性能,是炭黑原生粒子的聚集体结构和由聚集体形成的附聚体的稳定性。尽管炭黑聚集体内原生粒子之间结合具有共价键性质,但是附聚体的稳定性却是由静电表面电荷决定的。此外,其它指标如配合过程、配合料的最终机械性能以及炭黑的分散性等,在选择适宜的炭黑品种方面也发挥着一定的作用。当前市场上出现了一些新的趋势,如碳纳米管具有替代超导电炭黑的潜力,石墨填充剂开始在导热聚合物中应用等等。锂离子电池代表了导电炭黑的另一重要应用。这样的炭黑应用于锂离子电池电极可谓是电池所需的能量密度与功率密度之间的一种平衡:即以最少量的炭黑获得所需的电极电阻率,乃是选择导电炭黑的主要标准。不过,在这种情况下与加工相关的诸多方面也起着重要的作用。引入C-NERGYTMSuper CA5和CNERGYTM Super C65作为高纯度导电炭黑,尤其适合于锂离子电池。含有这些导电炭黑的正电极表现出基于碳浓度低至l%(重量份)时获得电极电阻率的优异性能。加入C—NERGYTM KS6L石墨可以改善电极体的压实性,从而提高电极密度。对于含C-NERGYTM Super CA5表现出优良的极性溶剂濡湿性及低浆料粘度,因而在水基电极制造过程中可提供诸多优势。

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