通常、カソード材料は比較的低いため、使用時に、一般的に導電性を向上させるために導電剤を添加することが必要とされているリチウムイオン電池の導電率、導電剤は、カーボンブラック、一般系導電剤、カーボンナノチューブ、炭素繊維、及び比較的高温材料グラフェンを含みます構造から点場合、導電剤のこれらのタイプは、次の3つのカテゴリに分けることができる; 2）一次元導電剤、カーボンナノチューブおよび炭素繊維など;そのようなカーボンブラックとして1）ゼロ次元の導電剤3）の二次元の導電性例えば薬剤、グラフェン材料、導電剤、各々がカーボンブラック等の独自の特性、ベース材料を有しているが、短い導電性の点で有利であり、導電剤およびカーボンナノチューブは導電性の長距離の点で利点を有します。
我々はイオン電池は、一般的に二つの側面を有していてもよく、電池の速度性能を制限すると考えられるリチウム：1）電子伝導性; 2）イオン輸送、多くの研究は、電子衝撃キーリチウムイオン電池のレート能力および再生する能力の導電性表面の一部であり、より導電剤は、リチウムイオン電池の電気的性能を向上させる。ドレクセル大学などサマンサL. Morellyは、米国「イオン伝導性を」検討「長い導電性」と「短い導電」は異なる均質化工程を経て衝撃速度能力リチウムイオン電池、研究は、より重大な影響のために「短い導電」リチウムイオン電池のレート能力ことを示しています。
サマンサL. Morelly導電剤としてカーボンブラックを用いて、研究対象として選択された実験NCM111材料、結着剤としてPVDFは、スラリー配合物は、一方がNCMの95％、CBの2.5％、2.5であり、2つに分割されていますPVDF、フローチャートからホモジナイズし、以下に示す2つの処理を用いて第2のNCM 94.5％、CBの3％、PVDFの2.5％の％は、我々は、以下サマンサL. Morellyを見ることができます二つの方法CBカーボンブラック導電剤を使用して、一方がPVDF材料NCM接着剤にカーボンブラックCBの全てと一緒に添加され、一方は、ドライブレンドNCM及びCBした後、残りのボールミルの最初の部分でありますPVDFのCBは、接着剤中に一緒に加え、CB = 1-Fの比ドライブレンド（F = 0、0.25、0.5、0.75及び1）は、我々は、一般的にボールミリングプロセスにより、カーボンブラックCBが粒子NCMを吸着可能と信じ表面は、「固定されたカーボンブラック」を形成する、カーボンブラックCB NCMを添加することにより湿式混合工程は、粒子間に存在する一方、サマンサL. Morelly「は、カーボンブラックからなる」と呼ばれます。
NCMの粒径は約10μm、下側の画像bはCB含有量の2.5％、f = 0（即ちCBとNCMはすべてボールミルで乾式混合）であることが分かる。電極の画像から、NCM粒子の表面に吸着されていない多くのCBが存在するが、明らかな凝集があることが分かる。以下の画像cは、3％のCB含有量およびf = 0を有する電極のSEM写真である。この結果は、乾式混合プロセス中に添加された全てのカーボンブラックCBが、NCM粒子の表面に吸着された固定炭素になるわけではないことを示している。湿式混合プロセス中に添加されるカーボンブラックの割合は全て「遊離カーボンブラック」ではなく、乾式混合プロセス中にNCM粒子の表面に吸着されなかったカーボンブラックの一部も「遊離カーボンブラック」となる。スラリー中の「遊離カーボンブラック」の真の割合を特徴付けるSamantha L. Morellyは、異なるスラリーのレオロジー特性を研究し、スラリー中の「遊離カーボンブラック」の量を特徴付けた。
CBカーボンブラックナノ粒子は、密度が比較的小さく、NCM比較的大きな粒子、密度が比較的高いので、「カーボンブラックからなる」スラリーの量が有意スラリー系のレオロジー特性に影響を与える、我々はまた、貼り付けることができ= f 1の場合、我々は、図Aから分かるスラリー。（カーボンブラック含有量2.5％）「カーボンブラックからなる」由来逆数のレオロジー特性（即ち、カーボンブラックの全てが濡れています）最大弾性率と粘性率、及び剪断速度とほとんど関係を有するスラリーを混合中に加え、弾性率Gは、この時間は、スラリーを呈することを示し、「Gよりも常に大きいです '種糊ゲル状態。fは1から0.75及び0.5に減少するように、スラリーの係数Fで明確な減少がある= 0.25、スラリーの弾性率はさらに低下は曲線から、ありました及びG「」重畳表示されるに見られる「周波数との間に有意な関係が、粘性率G」は弾性係数Gであり、G「は、場合には、周波数が高くなるにつれて増加し、10〜100の周波数」することができますこの現象は、スラリーが弱いゲル状態を示すことを示している.f = 0では、スラリーのレオロジー特性はf = 0.25でのそれとほぼ一致する。同じ方法で、ボールミル粉砕とドライミキシングは、NCM粒子の表面上にすべてのCBを吸着させるわけではないことを示している。
図から、我々は同様の特性を有する3.0重量％のスラリーのB CB量を観察することができるが、我々はまた、F = 0と、3重量％のCBのスラリーの含有量はれるSEM上に、低い弾性率を有していることを見出しました観察結果は一貫しており、3％CBによる乾式粉砕後のスラリー中の「遊離カーボンブラック」の量が少ないことを示している。
以下に示すように、上記の結果によれば、1rad /秒の周波数でFスラリー弾性率のサマンサL. Morelly異なる値はグラフを作るために、スラリーの弾性率に応じてスラリーをサマンサL.Morellyを分けました二つのセクションのために：強力なゲル領域、領域は弱いゲル、スラリー、3％CBスラリーモードの弾性率に重大な影響を有する」カーボンブラックからなる図形番号」から分かるあります。その量は、2.5％のCBペーストよりも有意に高いが、f = 0.5の場合、2つのペーストのサイジングは同じであり、これは、fがさらに高いときにペースト中の「遊離カーボンブラック」の量が同じであることを示す0.25％に減少した後、3％CBスラリーのモジュラスはスラリーの2.5％よりもさらに低く、ボールミルにより3％CBスラリー中の「遊離カーボンブラック」の量は2.5％カーボンブラック。
次の図は、カーボンブラックの2.5％の添加量は、我々が見ることができるスラリー法から調製異なる速度使用ホモジネートの性能を示しているF = 0、F = 0.25、最高のパフォーマンス。炭素の最悪性能黒色の添加量が3％の場合、f = 0およびf = 0.25の電極が最良の性能を示し、一方、高倍率で3％のCB含有量を有するNCM材料の容量損失も2.5未満である。スラリーの％。
レート特性NCM電極に影響を与える要因を分析するために、2.5％CB電極導電性のSamanthaL。Morellyコンテンツを試験し、以下に示す結果は、図から最も高い導電電極= F見ることができる。1、F = 0そして0.25の電極導電率は低く、これは主にf = 1であるため、「長距離伝導」構造を形成する湿式混合プロセス中のすべてのカーボンブラックCBが電極の導電率を増加させると、この点も得られるSEMの結果は確認、そのF = 0と「カーボンブラックからなる」で得られた黒色粒子は乾式混合工程のミリングにおけるNCMの表面に吸着された炭素の大部分は、そう「長距離伝導率を」は小さすぎるので、0.25一方パフォーマンスが悪く、導電率が低下します。
私たちは、より多くの電子伝導性の影響を受けている、リチウムイオン電池の影響率特性は、一般的に、私たちの「拡散」プロセスを考えていない上記の分析結果から見ることができ、例えば、サマンサL. Morelly研究見つけ、電極スラリー3％CB含有率特性は理論に束縛されることを「イオン輸送」リンクによれば、2.5％のCB含有量よりも有意に良好であるべきで、それ以上の電極導電剤は、Li +のより曲がりくねった拡散経路を意味し、それは電極の性能の速度を低下させるであろう。第二に、サマンサL.Morelly作業も「短い導電」衝撃速度能力リチウムイオン電池を明らかにし、研究は、ボールミリングCBによって粒子NCMの表面のより良好な」ショートを形成吸着することを示し長距離伝導短い導電性導電「よりも高い電極レート特性の重要性」」「ネットワークの速度性能が大幅に電極を向上させることができます」。
