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隨著節(jié)能減炭的興起和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，鋰離子電池作為新能源汽車和儲能設(shè)施的核心部件之一受到了越來越多的關(guān)注。在促進(jìn)消費(fèi)和保持經(jīng)濟(jì)增長的大背景下， 2023年全球動(dòng)力電池裝車量預(yù)計(jì)有望突破700 GWh。新能源汽車行業(yè)對動(dòng)力性能、續(xù)航能力、電池壽命和安全性的更高要求促使了對單體電池制造一致性的**追求。這種嚴(yán)苛的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)在對電池制造商設(shè)立了一個(gè)更高的門檻的同時(shí)，也催生了一個(gè)全新的鋰離子電池時(shí)代。

導(dǎo)電劑，作為鋰離子電池制造中的其中一環(huán)，以其較少的添加量顯著地改善了鋰離子電池的電化學(xué)性能，在鋰離子的擴(kuò)散和電子的遷移中扮演著重要的網(wǎng)絡(luò)樞紐角色。

目前已有的導(dǎo)電劑大致可以分為兩類，包括傳統(tǒng)導(dǎo)電劑和新型導(dǎo)電劑，其共通點(diǎn)都是通過優(yōu)化電極材料的結(jié)構(gòu)和性能來改善電極活性材料顆粒之間以及活性材料顆粒和集流體之間的導(dǎo)電性。

導(dǎo)電劑極大地提高了電極材料與電解質(zhì)之間的電子遷移速率，降低電池極化，減少電極材料因反復(fù)的脫鋰和嵌鋰而造成開裂和剝落的可能，從而從整體上提高了電池的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。

這些顆粒狀、纖維狀和片層狀的導(dǎo)電劑由于其特殊的顆粒形貌和結(jié)構(gòu)，在電極材料中分別發(fā)揮著點(diǎn)、線、面的連接作用。尤其是近年來廣受關(guān)注的碳納米管，由于其特殊的一維量子材料特性，相比傳統(tǒng)的導(dǎo)電劑而言，能更加顯著地提高電極材料的導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。當(dāng)作為導(dǎo)電劑添加進(jìn)電池材料中時(shí)，碳納米管的應(yīng)用可極大地提高電池的能量密度、倍率性能和循環(huán)壽命，改善電池材料的導(dǎo)熱性能。

除了形貌和結(jié)構(gòu)外，對導(dǎo)電劑顆粒進(jìn)行表征的一個(gè)重要手段是顆粒粒徑分布。已有研究結(jié)果表明，大尺寸的石墨烯因其二維片層狀結(jié)構(gòu)，在高比表面積的特性下能顯著提高電子遷移速率，但同時(shí)，也更容易對鋰離子的擴(kuò)散形成位阻效應(yīng)（圖2），造成鋰離子擴(kuò)散路徑變長。因此，導(dǎo)電劑顆粒的粒徑與電極活性材料顆粒的粒徑比應(yīng)當(dāng)控制在一個(gè)合適的比例范圍內(nèi)，以期活性材料顆粒能充分鑲嵌在導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中的同時(shí)又不會破壞導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，綜合平衡鋰離子的擴(kuò)散能力和電子遷移速率從而達(dá)到*優(yōu)的電化學(xué)表現(xiàn)。

Topsizer干法激光粒度儀是珠海歐美克儀器有限公司經(jīng)過多年的技術(shù)積累及引進(jìn)****技術(shù)下研發(fā)出的一款高性能激光粒度分析儀。它利用大小不同的顆粒對光的散射角度不同的現(xiàn)象，根據(jù)散射光能的空間分布情況，反演計(jì)算被測顆粒的粒度分布。這款激光粒度儀采用He-Ne氣體激光器及紅藍(lán)雙光源設(shè)計(jì)，具有量程寬、重復(fù)性好、精度高、測試結(jié)果真實(shí)、自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，真正站在了當(dāng)前粒度檢測領(lǐng)域的前沿。

此外，有干法進(jìn)樣器、全自動(dòng)濕法循環(huán)進(jìn)樣器、耐腐蝕微量進(jìn)樣器和高性能濕法循環(huán)進(jìn)樣器4款進(jìn)樣器可供選購搭配，能滿足多種測試場景下的顆粒粒度測試，適用樣品范圍廣，是廣受客戶贊譽(yù)的國產(chǎn)高性能干濕法激光粒度儀。

通過不同配方體系和不同研磨處理的三種導(dǎo)電劑的粒度特征值（表1）和粒度分布圖（圖3）可知，未經(jīng)研磨處理的碳納米管顆粒D50為11.773 μm（表1a），而經(jīng)研磨處理后的碳納米管顆粒D50為0.152 μm（表1b）。在兩次不同工藝處理中，碳納米管顆粒在研磨后粒徑總體呈變小趨勢。相較研磨前的分布寬度1.481，經(jīng)研磨處理后的碳納米管顆粒的分布寬度為37.546，表現(xiàn)出較寬的多分散分布（圖3b）。這可能是因?yàn)樵疽驁F(tuán)聚、相互纏繞卷曲而形成的大顆粒在研磨后被進(jìn)一步分散，使得碳納米管能夠以單個(gè)顆粒或更小的顆粒團(tuán)聚體展開在分散體系中。

利用激光粒度儀測得的三種導(dǎo)電劑的粒度變化趨勢與SEM下觀測到的顆粒變化趨勢（圖4）基本一致。通過一系列的特征值和分布寬度結(jié)果，生產(chǎn)企業(yè)可以在工藝過程中利用激光粒度儀控制顆粒粒徑和分散性能的一致性，從而達(dá)到控制成品質(zhì)量一致性的高標(biāo)準(zhǔn)。相比昂貴的SEM檢測成本而言，激光粒度儀制樣簡便、測試時(shí)間短、能對分散性能進(jìn)行可重現(xiàn)的數(shù)據(jù)表征，且測試成本更加低廉。此外，激光粒度儀還不受視場數(shù)量的影響，可以在一次測試中檢測數(shù)十萬計(jì)的顆粒，其測試結(jié)果更具有統(tǒng)計(jì)代表性。

與電極材料的情況相似，受顆粒聚合和絮凝等的影響，導(dǎo)電劑顆粒也存在一次粒徑和二次粒徑的現(xiàn)象。導(dǎo)電劑顆粒實(shí)際上是以相應(yīng)的分散粒徑的狀態(tài)被應(yīng)用于下游工業(yè)中，這種分散粒徑（二次粒徑）與原生粒徑（一次粒徑）是有區(qū)別的。

在理想條件下，若導(dǎo)電劑可以被充分分散，則其分散粒徑與原生粒徑應(yīng)該是一致的，但對導(dǎo)電劑的分散存在著極大的技術(shù)瓶頸和成本壓力。在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中，導(dǎo)電劑顆?？蛇x用適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)經(jīng)過表面修飾、活化等理化工藝過程，改變其空間結(jié)構(gòu)和帶電情況，改善其分散性能。

因此，對導(dǎo)電劑的激光粒度儀粒度表征反映了導(dǎo)電劑在分散介質(zhì)中實(shí)際存在的分散顆粒粒徑大小，是特定的工藝參數(shù)下的材料分散性能的體現(xiàn)。在導(dǎo)電劑的生產(chǎn)研發(fā)和下游應(yīng)用中，粒徑分布往往可以用于指導(dǎo)制備和分散工藝參數(shù)的改進(jìn)，包括但不限于粉碎、研磨、高速剪切、酸堿平衡、超聲、攪拌、轉(zhuǎn)速、添加表面活性劑以及添料順序等工藝參數(shù)調(diào)整，以獲得*優(yōu)的工藝參數(shù)組合。與此同時(shí)，也可以嘗試對導(dǎo)電劑顆粒表面的Zeta電位進(jìn)行表征，以指導(dǎo)優(yōu)化合適的配方體系利用顆粒表面電荷的斥力提高材料分散性能。

對導(dǎo)電劑生產(chǎn)企業(yè)而言，從來料檢測、配方研發(fā)、制備和分散工藝參數(shù)改進(jìn)、倉儲物流條件選擇，到最終的成品檢測、制定規(guī)范的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)等等，都離不開對導(dǎo)電劑顆粒粒度的表征。尤其是近年來隨著多組分復(fù)合導(dǎo)電劑的優(yōu)勢日益凸顯，對大量不同組分復(fù)合的配方體系的快速檢測和判斷有強(qiáng)烈剛需，能顯著加快研發(fā)進(jìn)度的同時(shí)節(jié)省研發(fā)成本。

而對于下游鋰電行業(yè)而言，針對導(dǎo)電劑的來料檢測以及后續(xù)與電極材料混漿過程中的工藝參數(shù)調(diào)整，同樣需要以導(dǎo)電劑顆粒的粒度測試作為質(zhì)控準(zhǔn)繩。