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行业领域

新材料技术,新能源及节能技术

需求背景

锂离子二次电池被广泛用作新能源汽车、智能手机、平板电脑等设备的电源。锂离子二次电池通常由电极、隔膜和电解质构成。电极通过将活性物质、导电剂、粘合剂等分散在分散介质中的混合材料浆料涂布在集电体用金属板上并干燥，从而形成混合材料层来制造。

导电剂的作用是在电极中形成导电通路。乙炔炭黑是电池中常用的导电剂。乙炔炭黑是以乙炔气为原料在隔绝空气的条件下进行连续(单一的热分解)热裂解生成的炭黑。炭黑生产过程中，球状原生粒子会熔融而成较大的三维空间和链枝结构聚集体，称为炭黑一次结构；聚集体支链越发达，内部空隙越大，炭黑一次结构就越高，这种具备发达支链和空隙结构的聚集体通过范德华力等物理作用再进一步团聚成附聚体以及炭黑颗粒。

高结构炭黑在锂离子电池电极中通过其发达链枝结构的互相架桥连接形成导电网络，炭黑的结构越高，形成导电网络的能力越强，渗流阈值越低。因此，在锂离子电池中，高结构导电炭黑能够减少电极中导电剂的使用量，提高电池能量密度。同时，在锂离子电池中，高结构炭黑的发达空隙结构可有效地储存和保持电解液，减小充放电过程中锂离子的传输路径，提升锂离子电池的电化学性能。

近年来，对锂离子二次电池的高容量化的要求越来越高，存在提高电极的活性物质的配合比例、降低导电剂和粘合剂的配合比例的趋势。如果减少导电剂的配合比，则难以在电极中形成导电通路，电池特性劣化。因此，通过使用小粒径导电剂增加单位质量的粒子数，缩短电极中导电剂之间的紧密距离，增加与活性物质和集电体的接触点，可以提高导电性。但是，如果导电剂的粒径越小比表面积越大，则混合物浆料的粘度显着增加，难以均匀分散，导致炭黑在电极中聚集，则局部出现导电性差的部分，不能有效地利用活性材料，放电容量降低，并且电池特性劣化。

需解决的主要技术难题

（1）改进制备工艺，制备易分散的乙炔炭黑；

（2）改进制备工艺，制备高结构高比表的乙炔黑；

（3）导电浆料，开发新的分散剂以适应导电炭黑在高电压电池体系中的应用，提高导电炭黑的应用范围；

（4）等离子加热反应设备，针对现有乙炔黑的制备，设计用于工业化生产的等离子加热设备直接应用于现有的裂解炉上，提高现有裂解炉的反应温度，降低乙炔黑的初级颗粒的粒径大小，从而提高乙炔黑的比表面积。

期望实现的主要技术目标

1、行之有效的制备工艺

2、开发出新的分散剂

3、设计出用于工业化生产的等离子加热设备

处理进度