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导电炭黑是最佳可充电电池（锂离子电池）正极片的重要导电添加剂。其功能是改善正极电活性材料涂层与集电器之间的电子传输，降低电机的界面接触电阻，并起到去极化作用。通常关注导电剂用导电炭黑的初级粒径、聚集状态、比表面积（BET）、吸油值（DBP）和其他指标。

 

什么是导电炭黑

炭黑是一种传统的导电剂。一方面，它可以直接参与锂电池中短距离和长距离导电网络的构建，显著提高电池的电气性能；另一方面，其更高的比表面积也可以对电解质产生一定的吸附作用，通过其分布来影响电解质的分布，改善电解质的渗透，并间接增加锂离子的传输速率。

目前，炭黑已在中国使用多年。由于其高性价比和相对简单的分散性，它是市场上的主流导电剂。2021，炭黑导电剂在我国动力电池导电剂中的应用将占60%。

聚集体是由初级颗粒在裂解炉中碰撞形成的三维链状分支结构，是炭黑物理分散过程中最小的不可分割单元。由于不同过程的碰撞模式不同，所形成的聚集体也有大有小、致密或松散。

总的来说，骨料越大，形状越不规则，内部空气越多，产品结构价值越高，在极靴中形成导电网络的能力越强。反映在测试指标上，即吸油值越大，结构值越大。一般要求吸油值高于250毫升/100克。

比表面积越大，导电剂与正极活性颗粒之间的接触面积越大。这更有利于充放电过程中的电子传输，但分散的难度也增加，循环稳定性降低。金属杂质含量过高会导致电池自放电，造成安全隐患，一般要求控制在20ppm以内。

 

 

导电炭黑的作用

1.粒径小，比表面积大，具有较好的离子和电子传导性，因此有利于电解质的吸附，提高离子传导性，起到吸收和保持液体的作用。

2.炭黑具有一次颗粒团聚形成的支链结构，可以与活性材料形成链状导电结构，增加导电接触点，有助于提高材料的电子导电性。

3.导电炭黑本身具有高导电性，少量的添加可以实现高导电性。

4.添加量越少，电池中可以充满更多的活性物质，这可以增加电池的容量。

5.在电池的充放电过程中，电阻不会随着电池体积的变化而增加，这样可以提高电池的稳定性。

 

导电炭黑的主要类型

导电炭黑主要包括乙炔黑、Super P和Ketjen黑。中国炭黑行业有很多小工厂，过去制造商主要专注于满足普通碳下游轮胎行业的发展需求，没有深耕特种炭黑领域。

另一方面，过去锂离子导电炭黑市场相对较小，制造商对其重视不够。此外，锂电池级导电炭黑的技术壁垒相对较高，核心电抗器的研发需要一定的技术积累。因此，目前我国锂电池级炭黑导电剂基本依赖进口。

目前，市场上主流的锂电池级导电炭黑包括乙炔黑、SP、Ketjen黑等，主要来自和兴化学、法国Imerys和日本Lion等公司。

 

 

普通炭黑与锂电池级炭黑的区别

一方面，设备的精度不同。原则上，生产线差别不大。它们都使用原料油，在炉中燃烧，然后经过一系列的后处理。最大的区别在于工艺设备，例如炉头的设计，炭黑生产中燃烧炉的炉头非常关键，包括炉头中的喷油嘴等。这些部件的精度非常关键。

生产橡胶炭黑不需要精确的部件。由喷嘴喷出并雾化的液滴不需要均匀或非常粗糙；但是锂炭黑的生产对设备的精度有许多要求。

另一方面，后处理是不同的。炭黑产生后，需要培养以获得更高的结构。这个过程会降低生产率。橡胶炭黑的生产能力为每小时或一天三到五吨，而导电炭黑的生产速度不到每小时一吨，因此导电炭黑需要更长的培育时间。

之后，导电炭黑的生产需要处理金属离子，这将需要很长时间，并且会有一些辅助设备帮助其处理到非常小的水平，而橡胶炭黑不需要处理金属金属离子。

 

导电炭黑的指标与性能关系

导电炭黑的指标包括吸碘值、吸油值、表观比体积、灰分、电阻率、pH值、粒径、比表面积、水分、筛渣、挥发性物质、杂质等，灰分和水分。

 

 

吸油值与导电性之间的关系：吸油值代表导电炭黑的聚集体结构水平。通常，当吸油值高时，导电炭黑具有链状分支结构，导电性更好。因此，选择导电性好的导电炭黑取决于炭黑吸油值高的炭黑产品。

粒径与电导率的关系：理论上，粒径越小，单位体积的颗粒越多，这有利于提高电导率，但这也取决于炭黑用于何种产品，然后做出适当的选择。

表面挥发性物质与电导率的关系：炭黑表面的挥发性物质主要由一些有机基团和尚未完全开裂的油膜组成，形成绝缘层增加了炭黑颗粒之间的势垒，严重影响电导率，因此挥发性必须控制在较低的限度。

比表面积与电导率的关系：导电炭黑的比表面积指数分为氮吸附表面积和CTAB表面积，这两者都会影响炭黑的电导率。在选择导电炭黑时，通常要求炭黑的氮吸附表面积与CTAB表面积之间的差异较大。

灰分和水分与电导率的关系：炭黑中灰分和水分含量高实际上降低了导电炭黑的含量，这也对电导率产生不利影响。选择炭黑时，注意控制炭黑中灰分和水的含量。

 

导电炭黑市场规模

导电炭黑应用于锂离子电池技术。目前，美国的Cabot和法国的Imerys能够在锂离子电池中使用导电炭黑。目前，中国企业尚未大规模在锂离子电池中使用导电炭黑。鉴于中国市场的空缺，一些中国公司仍处于研发阶段。未来，国产导电炭黑在锂离子电池中的应用有望迎来突破。

 

 

从全球导电炭黑市场规模来看，2021市场生产能力约为3.2万吨，到2025年，随着主要制造商的扩大生产，预计生产能力将达到约10万吨。2021，中国导电炭黑行业的需求量将为1.64万吨，同比增长76.34%。预计2022年中国市场将保持快速增长，预计需求量将达到2.86万吨。

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