当前位置:
文档之家› 纳米碳纤维在动力电池中的应用
纳米碳纤维在动力电池中的应用
CNano Confidential & Proprietary
2
企业介绍
天奈科技公司总部在美国硅谷.北京天 奈科技有限公司成立于2007年7月,属 天奈科技公司的的全资子公司
北京天奈科技有限公司, 是全球最大的 纳米碳管生产商, 通过ISO9001认证 纳米碳管产能 500吨/年, 2009年量产 拥有纳米碳管生产专利技术 商业化的纳米碳管导电浆, 2009年初开 始用于锂离子电池
Cnano 纳米碳管
- 推进电池产业的新一代革命
北京天奈科技有限公司
2012年4月
中国(国际)锂电新能源高峰论坛组委会
CNano Confidential & Proprietary
1
目录
公司介绍 纳米碳管物理性能 纳米碳管用于锂离子电池的性能特点 纳米碳管导电机理 如何使用纳米碳管
20 16
2
12 8 4 0 0 1 2 3 4 5 6 7
3 4 5 6
Loading of Conductive Additive %
NCA电极中, 达到同等体电阻率所需SP的量是CNT的2倍以上
CNano Confidential & Proprietary
16
混合导电剂(LFP正极)
14 13 12 11
CNano Confidential & Proprietary
17
CNT /LFP 正极(半电池)
导电剂
160
体电阻率
31 ohm.cm 8.5 3.1
160
导电剂
4% SP 4% VGCF 4% CNT
体电阻率
11.9 ohm.cm 1.5 0.9
2% SP 2% VGCF 2% CNTS
140
1C 2C 3C 5C 8C 10C
Temperature
55 50 45 40 35 30 25 20 0
Temperature
55 50 45 40 35 30 25 20
20
40
60
80
100
0
20
40
60
80
100
Discharge Capacity (%)
Discharge Capacity (%)
ρ: 体电阻率, Ω.cm R: 电阻, Ω S= 样品测量宽度(W:1cm) * 极片滚压厚度(d:um) L= 测量点间距(cm) V, I: 测量点间电压和电流, V, mA
CNano Confidential & Proprietary
12
单一导电剂(LCO正极)
7000
6000
CNT SP KS6
8
CNT应用领域
Sports Textile
Material
Catalyst Support
Alloy
Train
Automobile
Plane
Transportation
Transportati on
Aerospace
Material
Water Purifier
Interconnect
Chemicals Chemicals
6.00
8.00 10.00
Loading of Conductive Additive %
0.37
5
2.4 1.5
21.9
9
LFP正极中,CNT的电极体电阻率是其他导电剂的 1 / 10 - 1 /100 1%CNT的电极体电阻率和4%SP、8%KS6相当 极片体电阻率没有随CNT含量急剧变化,因为LFP出厂前已经包覆一定比例的导电碳 为电池单体有更好一致性,电池配方设计时,需导电剂含量大于拐点值(CNT > 2%, SP > 6%)
天骄NCM(532)三元材料中,1%CNT体电阻率 相当于4%的SP 天骄NCM(333)三元材料中,1%CNT体电阻率 相当于2%的SP
CNano Confidential & Proprietary
LMO+CNT/SP Percolation 曲线
粘结剂HSV900 3wt%,不同含量CNT和SP的两种LMO(T801,QY101)极片体电阻率:
CNano Confidential & Proprietary
3
拥有体系认证
ISO 9001:2004
ISO 14001:2004
CNano Confidential & Proprietary
GB/T28001-2001
4
第二部分
纳米碳管物理性能
CNano Confidential & Proprietary
相同导电剂含量,10C 放电温度降低19℃, 68℃ vs. 49℃ 更好的导电性,更低的电池温度,更长的循环寿命
CNano Confidential & Proprietary
7
CNT SEM/TEM形貌
CNT TEM
CNT , 分散前
CNT , 分散后
CNano Confidential & Proprietary
CNT
Semiconductor
Semiconduct or
Wafer Carrier
Hard Disk
CO2 Removal
MEMS
Bio Bio
Medical Equipment
FED
Energy Energy
Li Battery
MEMS
Pharmacy
Solar Cell
Wind power
Supercapacitor
Cables
CNano Confidential & Proprietary
9
第三部分
纳米碳管应用于锂离子电池的性能特点
CNano Confidential & Proprietary
10
单一导电剂(LFP正极)
100 90 80
CNT SP KS6
加入量, wt% 0.00 0.25 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 4.00
Loading, wt% 0.00 0.25 0.50 1.00 2.00 3.00
CNT, ohm.cm 〉10E6 763.6 72.1 9.7 2.4 1.1 0.6
SP, ohm.cm 〉10E6 6000 5200 318 78 20 7
KS6, ohm.cm 〉10E6 59500 6000 5000 4000 3500 62
天骄 NCM(333)
导电剂含量 wt% 0.5 0.7 1 2 3 4 6 8 电极体电阻率ohm.cm 含CNT电极 含SP电极 202.40 59.50 19.10 695.03 18.13 3.57 1.52 3.40 1.28 1.00 14
Loading of Conductive Additive %
(10:1-100:1) (100:1-200:1) 〈 170 : 1 13 0.0001 < 2000 < 10 70 >0.0001 <3000 100 - 150 70~110 0.0001 3000 100 - 150
相同导电性时,导电剂用量降低 ,提高电池能量密度. 电池内阻显著降低 ,提高功率密度 更好的热导性, 更低的电池内阻 , 高倍率充放电下, 电池温度显著降低
CNano Confidential & Proprietary
15
NCA+CNT/SP Percolation 曲线
28 24
Volume Resistivity ,ohm.cm
NCA+CNT NCA+SP
导电剂用量 wt% 1 1.5
极片体电阻率ohm.cm
含CNT电极 10.26 2.59 1.66 0.98 7.34 4.5 1.84 1.51 1.06 含SP电极 24.97
1500
1000
500
1.56
1.1
0
6
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
8
Loading of Conductive Additive(wt%)
两种LMO形貌差别很大,但Percolation Threshold非常接近。CNT为1.5%,SP为3% 在LMO中,达到同等体电阻率所需SP的量是CNT的2倍以上
2000
Volume Resistivity(ohm.cm)
T801+CNT T801+SP QY101+CNT QY101+SP
导电剂 用量 Wt% 0.5 1 1.5 2 3 4 5
极片体电阻率 ohm.cm 乾运101 LMO 含CNT电极 306 19.6 6.9 3.7 35.7 9.3 696 含SP电极 T801型 LMO 含CNT电极 359 25.4 7.7 3.7 1.58 0.92 3.0 1.84 1.12 1.23 38.8 11.2 1995 含SP电极
Volume Resistivity, ohm.cm
5000
4000
3000
2000
1000
0 0 1 2 3 4 5
4.00
Loading of Conductive Additive %
LCO正极中,CNT的电极体电阻率是其他导电剂的1/10-1/1000 1%CNT的电极体电阻率和4%SP相当 为电池单体有更好一致性,电池配方设计时,需导电剂含量大于拐点值(CNT > 0.5%, SP > 2%, KS6 > 4%)!