石墨和炭黑具有导电性好、密度小、结构稳定以及化学性能稳定等特性，是在锂离子电池领域广泛应用的两类导电剂
本文以KS-6为石墨类导电剂的代表，以LITX和Super-P为炭黑类导电剂的代表，以LiFePO4为正极活性物质，人造石墨为负极活性物质，研究了导电石墨KS-6分别与两种导电炭黑LITX、SP组成的双组分导电剂对锂离子电池性能的影响
1 实验1.1 电池的制备将导电炭黑LITX和SP分别与导电石墨 KS-6 混合，制成双组分导电剂
正极活性物质LiFePO4与导电剂、HSV900聚偏氟乙烯粘结剂，按质量比93.5∶3∶3.5混合，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，制成正极浆料
将负极活性物质石墨、导电剂SP、粘结剂羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶按质量比94:2∶1.5∶2.5混合，以去离子水为溶剂制成负极浆料
将正、负极浆料分别涂覆于20um厚的铝箔、9um厚的铜箔上，控制正、负极双面面密度分别为0.0456和0.0187g/cm2，然后在真空度<-0.08MPa，130℃的条件下干燥8h，以33MPa的压力辊压
按本公司的生产工艺制成LFP1965140型13Ah锂离子电池
隔膜为Celgard2325膜，电解液为1.0 mol/L LiPF6/(EC+EMC+DMC)，注液量为(66.5± 0.5) g
1.2 导电剂、极片和电池性能测试在导电剂基本性能测试中，用Mastersizer 2000激光粒度仪对两种导电炭黑进行粒径的测试，用赛多利斯PB-10型酸度计测试pH值，用SSA-3600比表面积分析仪进行比表面的测试，用DAT-6-220-50振实密度计进行振实密度的测试，用KT-2000灰分测试仪进行灰分的测试，用HB43-S水分测定仪进行水分的测试，用PinAAde 900T原子吸收红外分光仪进行金属杂质含量测试
极片性能测试中，用XLW(PC)智能电子拉力试验机对极片进行抗拉强力和180°剥离强度的测试，用SZT-D型半导体粉末电阻率测试台进行极片电阻率的测试
内阻及容量测试中，用HIOKI 3554电池电压内阻测试仪对充满电的单体电池进行内阻测试，用新威512分容柜进行电池容量的测试
高温搁置测试中，用DHP-600电热恒温培养箱提供高温环境，选10只常规性能正常的电池以0.5C的电流充放电循环3周，充满电后，在(55±2)℃下储存7天，然后在同一温度下，以0.33C放电至2.0V，再充满电，再以0.33C放电至2.0V，测量储存前后电池的内阻及电压变化，计算容量保持率及容量恢复率
倍率性能测试中，用CT-3008W-SVIOA-F高精度电池性能测试系统进行充放电测试，在室温下，对电池依次以0.33C、0.5C、1.0C、1.5C、2.0C、3.0C、4.0C和5.0C进行充放电测试，截止电压为2.0V
混合动力脉冲能力特性(HPPC)测试中，用CT-3008WSVIOA-F高精度电池性能测试系统进行充放电测试，在常温下以1C电流及区间充放电循环，使容量达到稳定，充放电区间为3.65~2.0V，最大脉冲放电倍率是5C，恒压截止电流是0.02C
低温性能测试：由DW-FW110超低温实验箱(重庆)提供低温环境，将电池充满电后放入低温箱中平衡4h，进行-20℃、1.0C放电测试，放电截止电压为2.0V
2 结果与分析2.1 基本物化性能数据由表1中数据可以看出，LITX和SP的粒径分布大小相差不大，SP较小
LITX的pH呈中性，SP的pH为10.11，呈现碱性
两者相比，LITX有着较小的比表面积、灰分和较大的振实密度、水分，二者中Fe、Ni、Mn、Zn的含量没有很大差异
2.2 极片性能测试由表2数据显示，以LITX+KS-6为导电剂的极片与以SP+KS-6为导电剂的极片相比，两者剥离强度大小相近，平均拉伸力略小于以SP+KS-为导电剂的极片，但是 LITX+KS-6为导电剂的极片的力值分布范围均匀，以SP+KS-6为导电剂极片的最大力与最小力差值较大
LITX+KS-6为导电剂的极片的电阻率大于SP+KS-6 为导电剂极片的电阻率
2.3 电池基本性能2.3.1 内阻和容量电池分容的目的是分析电芯容量大小，活化电芯
分容是容量分选、性能筛选分级，是对电池实际容量进行检测
通过图1电池分容后的内阻和容量可以看出，以LITX+KS-6为导电剂的电池的内阻平均值大于以SP+KS-6为导电剂的电池，前者内阻值分布范围均匀，有着较高的容量
2.3.2 高温搁置7天后的电池性能高温搁置可以衡量电池的可靠性，如自放电、贮存性能和高温性能等
从图2可以看出，高温搁置后的电池内阻普遍高于分容后电池的内阻，可能是由于高温搁置期间经过修补的负极SEI膜增厚与致密导致了电池内阻增大
图2中数据显示，与LITX+KS-6为导电剂的电池相比较，以SP+KS-6为导电剂的电池有着较小的内阻和内阻增率
由图3和图4中的数据可以看出，高温搁置后以LITX+KS-6和SP+KS-6为导电剂的电池的容量都普遍低于分容后电池的容量，两者相较，以LITX+KS-6为导电剂的电池有着较高的保有容量、容量保有率和恢复容量、容量恢复率
2.3.3 电池倍率充放电性能倍率性能指在多种不同倍率充放电电流下表现出的容量大小、保持率和恢复能力，是衡量电池性能的一个重要指标
通过比较图5中电池倍率充电性能可以看出，在以高倍率3.0C、4.0C和5.0C充电的情况下，以LITX+KS-6 和 SP+KS-6为导电剂的电池的充电性能十分相似，而在以0.33C、0.5C、1.0C、1.5C和2.0C充电的情况下，以LITX+KS-6为导电剂的电池的充电电压和容量都高于以SP+KS-6为导电剂的电池
图6中电池倍率放电性能显示，在以各个倍率放电的情况下，以LITX+KS-6和SP+KS-6为导电剂的电池有着相似的放电性能
2.3.4 混合动力脉冲能力特性混合动力脉冲能力特性(HPPC)是体现动力电池脉冲充放电性能的一种特征，HPPC测试可以完成对电池直流内阻的测试，内阻是衡量电池性能的重要指标，内阻小的电池大电流放电能力强，内阻大的电池则相反
通过图7中不同SOC下电池充放电的内阻数据可以看出，在充、放电的情况下，随着SOC的不断减小，以LITX+KS-6和SP+KS-6为导电剂的电池的内阻都逐渐呈现增大的趋势，两者相较，以LITX+KS-6为导电剂的电池的充放电内阻都大于以SP+KS-6为导电剂的电池的内阻
图8显示，随着的不断减小，无论是在充电还是放电的情况下，以SP+KS-6为导电剂的电池的比功率都大于以LITX+KS-6为导电剂的电池的比功率
2.3.5 低温-20 ℃、1.0C放电性能在低温条件下，电池的放电性能一般会有明显下降，电池放电初期由于存在极化现象会形成一个压降，后面电压的轻微反弹是由于电池开始放电后电流产热，电池内部温度开始升高，低温下的极化现象有所改善形成的
由表3可知，以LITX+KS-6为导电剂的电池的初始容量为13088mAh，放电后容量为3950mAh，容量保持率为30.18%，而以SP+KS-6为导电剂的电池的初始容量为12860mAh，放电后容量为5994mAh，容量保持率为46.61%，低温-20℃、1.0C放电情况下，以SP+KS-6为导电剂的电池的容量保持率稍高于以LITX+KS-6为导电剂的电池
图9显示出，以SP+KS-6为导电剂的电池的放电电压和放电容量均高于以LITX+KS-6为导电剂的电池，两者相比较，以SP+KS-6为导电剂的电池有着较好的低温1.0C放电性能
3 结论通过对两种导电炭黑LITX和SP的物化性能表征，发现两者差异不太大
以LITX+KS-6和SP+KS-6为导电剂制成的极片性能测试结果显示，两者剥离强度大小相近，前者的平均拉伸力略小于后者，电阻率较大于后者；通过对以LITX+KS-6和SP+KS-6为导电剂的电池的电性能测试，发现分容后以LITX+KS-6为导电剂电池的内阻大于以SP+KS-6为导电剂的电池，但有着较高的容量；高温搁置 7 天后的数据表明，以SP+KS-6为导电剂的电池有着较小的内阻和内阻增率，以LITX+KS-6为导电剂的电池有着较高的保有容量、容量保有率和恢复容量、容量恢复率；倍率充放电性能测试结果显示，在不小于3.0C充电的情况下，两种电池的充电性能十分相似，而在低于 3.0C充电的情况下，以LITX+KS-6为导电剂电池的充电电压和容量都高于以SP+KS-6为导电剂的电池，在以各个倍率放电的情况下，两种电池有着相似的放电性能；HPPC性能测试结果显示，在充、放电的情况下，随着SOC的不断减小，两种电池的内阻都逐渐呈现增大的趋势，且以LITX+KS-6为导电剂的电池的充、放电内阻都大于以SP+KS-6为导电剂的电池的内阻，以SP+KS-6为导电剂的电池的功率密度都大于以LITX+KS-6为导电剂电池的功率密度；低温1.0C放电性能测试结果表明以SP+KS-6为导电剂的电池有着较好的低温1.0C放电性能
文献参考：刘中奎, 左阳, 马留可. 导电剂对锂离子电池性能的影响[J]. 电源技术, 2018, v.42；No.335(08):22-24+45.