鋰離子電池導(dǎo)電劑進(jìn)化階段由零維導(dǎo)電劑炭黑材料到一維纖維狀結(jié)構(gòu)的碳納米管類材料，再到二維的片層狀結(jié)構(gòu)的石墨烯材料。之前我們介紹了一維碳納米管材料和二維結(jié)構(gòu)石墨烯材料，今天我們就來介紹點(diǎn)狀炭黑材料。
鋰電池用石墨烯10強(qiáng)
鋰電池用石墨烯10強(qiáng)
炭黑是一種無定形碳。輕、松而極細(xì)的黑色粉末，主要采用有機(jī)物（天然氣、重油等）不完全燃燒或受熱分解而得到，并通過高溫處理以提高其導(dǎo)電性與純度。炭黑在掃描電鏡下呈鏈狀或葡萄狀，單個(gè)炭黑顆粒具有非常大的比表面積。
炭黑是目前使用最為廣泛的鋰離子電池導(dǎo)電劑，炭黑顆粒的高比表面積，堆積緊密有利于顆粒之間緊密接觸在一起，組成了電極中的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)高，分支廣泛。通過覆蓋活性物質(zhì)粒子，在間隙內(nèi)添加導(dǎo)電炭黑，正負(fù)極之間的嵌入和脫嵌活動(dòng)大大提高。
鋰離子電池用的炭黑導(dǎo)電劑主要可以分為：SP (Super P)，科琴黑 ECP，乙炔黑。
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導(dǎo)電性能相對(duì)較差，添加量大，降低正極活性物質(zhì)占比，全依賴進(jìn)口
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價(jià)格較貴，影響極片壓實(shí)性能，主要依賴進(jìn)口
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目前國內(nèi)鋰離子電池導(dǎo)電劑還是以常規(guī)導(dǎo)電劑SP為主。sp導(dǎo)電炭黑屬于小顆粒導(dǎo)電炭黑，價(jià)格便宜實(shí)用，沒有儲(chǔ)鋰功能，只起導(dǎo)電作用。
1、產(chǎn)品擁有極高的純度，適中的比表面積，加工性能優(yōu)越，可以用在正負(fù)極當(dāng)中。
2、在較低添加量的情況下在電極中具有良好的協(xié)同性，可以有效的改善電池循環(huán)容量及循環(huán)壽命。
3、具有高比表面積、高結(jié)構(gòu)、高純凈度和導(dǎo)電性優(yōu)異的特點(diǎn)。
4、導(dǎo)電炭黑sp對(duì)電化學(xué)機(jī)理沒有影響。
科琴黑只需要極低的添加量就可以達(dá)到高導(dǎo)電性，與其他用于電池的導(dǎo)電炭黑相比較，科琴黑具有獨(dú)特的支鏈狀形態(tài)，導(dǎo)電體導(dǎo)電接觸點(diǎn)多，支鏈形成較多導(dǎo)電通路，因而只需很少的添加量即可達(dá)到極高的導(dǎo)電率（其他碳黑多為圓球狀或片狀，故需要很高的添加量才能達(dá)到所需的電性）。
科琴黑是目前比較前沿的超級(jí)導(dǎo)電炭黑，目前鋰電的前10強(qiáng)基本都在用或者試驗(yàn)。其中EC-300J主要用于鎳氫、鎳鎘電池；ECP和ECP-600JD主要用于高倍率大容量和電流密度的鋰電，其中以ECP-600JD變現(xiàn)尤為突出。
乙炔炭黑是黑色粉末狀微粒，粒徑0～500μm。相對(duì)密度1.8～2.1。不溶于水及有機(jī)溶劑。乙炔炭黑作為錳干電池的陽極材料與二氧化錳和電解液一起使用。
乙炔炭黑是由碳化鈣熱解時(shí)副產(chǎn)氣分解精制得到的純度99%以上的乙炔,經(jīng)連續(xù)熱解后得到的炭黑。將反應(yīng)爐內(nèi)部升溫至乙炔分解起始溫度800℃以上后,導(dǎo)入乙炔開始進(jìn)行熱分解。反應(yīng)溫度應(yīng)保持在1800℃左右。爐內(nèi)溫度可通過反應(yīng)爐外筒水冷夾套進(jìn)行控制。
炭黑生產(chǎn)方法有爐法、接觸法(主要為槽法和無槽氣法)和熱解法。
將氣態(tài)烴、液態(tài)烴或其混合物作為原料，供以適量的空氣，在反應(yīng)爐內(nèi)形成密閉的湍流系統(tǒng)，一部分原料烴和空氣燃燒放熱，爐內(nèi)形成高溫環(huán)境，使得另一部分裂解產(chǎn)生炭黑。生成的炭黑懸浮在煙氣中，經(jīng)冷卻、過濾、收集、造粒為產(chǎn)品。
使用氣態(tài)烴為主要原料的稱為氣爐法，使用液態(tài)烴為主要原料的稱為油爐法。
天然氣半補(bǔ)強(qiáng)爐法炭黑生產(chǎn)工藝流程
槽法是以天然氣為原料，通過數(shù)以千計(jì)的瓷質(zhì)火嘴，在自然通風(fēng)的"火房"內(nèi)與空氣進(jìn)行不完全燃燒，形成魚尾形的擴(kuò)散火焰，其還原層與緩慢往復(fù)運(yùn)動(dòng)的槽鋼相接觸，使裂解生成的炭黑沉積在槽鋼表面，通過設(shè)置在漏斗上的刮刀，將炭黑刮下，落入漏斗內(nèi)，而后用螺旋輸送器輸出、造粒為產(chǎn)品。
因其原料主要使用以甲烷為主的天然氣或煤層氣，故又稱為天然氣槽法炭黑。
熱裂法是一種不連續(xù)的炭黑制造方法，每條生產(chǎn)線設(shè)置兩臺(tái)內(nèi)襯耐火材料的反應(yīng)爐。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，先將天然氣和空氣通入一臺(tái)爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，加熱耐火材料，達(dá)到一定溫度后，停止通入空氣，使天然氣在隔絕空氣的條件下，受熱裂解生成炭黑。
當(dāng)一臺(tái)爐內(nèi)進(jìn)行燃燒時(shí)，另一臺(tái)爐內(nèi)進(jìn)行裂解，直到溫度降低到一定溫度后再進(jìn)行燃燒加熱，如此循環(huán)不斷地進(jìn)行生產(chǎn)。產(chǎn)出的炭黑和煙氣一道，經(jīng)過冷卻、收集、造粒為產(chǎn)品。
熱裂解炭黑反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)
卡博特炭黑創(chuàng)建于1882年的美國卡博特公司，為美國500強(qiáng)企業(yè)，是一家專業(yè)生產(chǎn)特殊化工產(chǎn)品和特種化工材料的全球性跨國公司，總部位于美國波士頓，在世界五大洲21個(gè)國家擁有36家生產(chǎn)企業(yè)，其經(jīng)營范圍包括炭黑、氣相法二氧化硅、噴墨墨水顏料色漿、特種金屬材料、納米膠、塑料色母粒以及特種鉆井流體等。2003年12月，經(jīng)中國商務(wù)部獲準(zhǔn)，卡博特(中國)投資有限公司在上海成立。
2. 歐勵(lì)?。ㄔA創(chuàng)德固賽）- 德國
作為全球最大特種炭黑生產(chǎn)商，歐勵(lì)隆工程炭集團(tuán)在炭黑行業(yè)擁有超過150年的經(jīng)驗(yàn)，歐勵(lì)隆于2018年底完成對(duì)法國乙炔黑制造商SN2A的收購，生產(chǎn)以高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性著稱的超純特種炭黑產(chǎn)品，并加大對(duì)德國和中國研發(fā)中心在電池應(yīng)用領(lǐng)域的投資，豐富其在鋰離子電池市場(chǎng)的產(chǎn)品布局。歐勵(lì)隆工程炭公司(Orion)已完成對(duì)青島贏創(chuàng)化學(xué)有限公司股份的收購，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該公司的全資控股，贏創(chuàng)德固賽碳黑正式改名為歐勵(lì)隆碳黑。
歐勵(lì)隆不斷推出更多優(yōu)異性能的鋰電池用炭黑導(dǎo)電劑，滿足鋰電池市場(chǎng)差異化的需求。
以下為兩種鋰電池炭黑導(dǎo)電劑：PRINTEX? kappa 100，PRINTEX? kappa 10。
博拉炭黑是全球最大的高品質(zhì)炭黑添加劑制造商和供應(yīng)商，是市值483.0億美元的阿迪亞博拉集團(tuán)的旗艦公司。160多年以來，博拉炭黑一直站在炭黑行業(yè)的最前沿，遍布5大洲的12個(gè)國家，擁有16處生產(chǎn)工廠，年均綜合產(chǎn)能超過200萬噸。
益瑞石集團(tuán)（Imerys）總部設(shè)在法國巴黎，是一個(gè)擁有豐富礦產(chǎn)資源的上下游一體化國際集團(tuán)，致力于工業(yè)礦產(chǎn)的開采與加工，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于造紙、油漆涂料、塑料、陶瓷、研磨材料、耐火材料以及建筑材料等，該集團(tuán)在歐洲、北美、拉丁美洲、亞洲、非洲各地開采工業(yè)用礦，并以專業(yè)技術(shù)進(jìn)行增值加工，遍布全球47個(gè)國家的礦區(qū)及生產(chǎn)基地，260個(gè)生產(chǎn)或銷售網(wǎng)點(diǎn)，7家研發(fā)中心以及18個(gè)特殊技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，員工總數(shù)超過16000人。目前集團(tuán)在華擁有26家企業(yè)，遍布12個(gè)省市，員工總?cè)藬?shù)近兩千人,HR使用人數(shù)近40人。
三菱化學(xué)公司是一家綜合公司，由三菱化成公司和三菱油化有限公司于1994年10月1日合并而成。三菱化學(xué)的銷售額在日本化學(xué)行業(yè)中居于首位。三菱化學(xué)公司是日本最大的化學(xué)公司。公司通過其三個(gè)主要部門提供其廣泛產(chǎn)品：功能材料和塑料產(chǎn)品（包括信息及電子產(chǎn)品、專業(yè)化學(xué)制品、制藥）；石油化工；碳及農(nóng)業(yè)產(chǎn)品。
三菱化學(xué)利用油爐法來進(jìn)行生產(chǎn)（爐法炭黑）。以石油類和煤炭類燃料油為原料，將其噴射到高溫氣體中，通過使其不完全燃燒來制取炭黑。
江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰鞠稻暗骆?zhèn)黑貓集團(tuán)在相關(guān)多元化發(fā)展背景下，將炭黑作為資源綜合利用產(chǎn)品開發(fā)，于 2001 年 7 月組建的股份有限公司，是中國第一家由國有資產(chǎn)控股、 通過市場(chǎng)運(yùn)作單一炭黑產(chǎn)品上市的公司。
中昊黑元化工研究設(shè)計(jì)院有限公司（簡(jiǎn)稱炭黑院），是原化工部直屬科研院所，1965年響應(yīng)國家三線建設(shè)號(hào)召，從遼寧撫順內(nèi)遷至四川自貢組建而成，1999年隨國家242家科研院所轉(zhuǎn)制為科技型企業(yè)，2015年改制設(shè)立有限公司，現(xiàn)為中國中化控股有限責(zé)任公司全資子公司。
炭黑院是中國炭黑行業(yè)唯一集科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)為一體的國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，擁有國家炭黑材料工程技術(shù)研究中心、國家炭黑質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心、炭黑行業(yè)技術(shù)開發(fā)中心、炭黑及淺色補(bǔ)強(qiáng)材料標(biāo)準(zhǔn)化歸口單位、炭黑行業(yè)信息及培訓(xùn)中心，以及石油和化工行業(yè)環(huán)保工程中心、四川省特種炭黑制備與應(yīng)用技術(shù)工程研究中心。
焦作市和興化學(xué)工業(yè)有限公司始建于1964年，專業(yè)生產(chǎn)乙炔黑（又稱乙炔炭黑），以及電石、雙氧水、氧氣、溶解乙炔等產(chǎn)品。主導(dǎo)產(chǎn)品“黑環(huán)牌”乙炔黑自1967年開始生產(chǎn)，年產(chǎn)能力15000噸，產(chǎn)品規(guī)格齊全，有0、25%、50％、75％、100％壓縮品、造粒品（球形顆粒），是良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、著色、補(bǔ)強(qiáng)材料，廣泛應(yīng)用于干電池、鋰電池、蓄電池、電子元件、導(dǎo)電橡膠、塑料、硅膠、傳導(dǎo)體、電纜屏蔽料、礦用傳送帶、磁帶涂膜、密封劑、油漆、墨水、顏料、涂料、潤(rùn)滑油、特種輪胎等行業(yè)。
龍星化工股份有限公司創(chuàng)建于1994年1月，總部位于河北省沙河市東環(huán)路龍星街1號(hào)，是一家專業(yè)從事橡膠用炭黑生產(chǎn)的上市公司，可生產(chǎn)N系列二十余種型號(hào)炭黑產(chǎn)品以及高分散白炭黑產(chǎn)品。20多年來，堅(jiān)持技術(shù)研發(fā)、節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)，是以優(yōu)質(zhì)、綠色、安全為主旨的炭黑生產(chǎn)企業(yè)。公司擁有六家全資子公司，員工1300余人，目前具備年產(chǎn)炭黑46萬噸、白炭黑3.5萬噸、發(fā)電66MW、炭黑油16萬噸以及聚偏氟乙烯產(chǎn)品2000噸，另外配套塑編產(chǎn)品和倉儲(chǔ)服務(wù)等。
山西永東化工股份有限公司成立于2000年，于2015年5月19日在深交所中小板掛牌上市(股票代碼002753)。公司位于山西省稷山縣西社新型煤焦化工業(yè)園區(qū)，是一家基于對(duì)煤焦油資源深入研發(fā)及應(yīng)用的股份制高新技術(shù)企業(yè)，致力于高品質(zhì)炭黑產(chǎn)品、煤焦油精細(xì)加工產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。
資料來源：各公司官網(wǎng)，炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)，個(gè)人圖書館，電池中國網(wǎng)等
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