中國(guó)粉體網(wǎng)訊  導(dǎo)電炭黑的電導(dǎo)率一般在10^-1~10^-2S/cm范圍內(nèi)，是一種典型的特種炭黑。導(dǎo)電炭黑具有高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、較低生產(chǎn)成本、氧化穩(wěn)定性和低密度等優(yōu)點(diǎn)，比金屬粉末或纖維填料具明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，炭黑易加工成型，對(duì)材料具有補(bǔ)強(qiáng)效果，是一種理想導(dǎo)電填料。導(dǎo)電炭黑己經(jīng)被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電油墨、電池電極和超級(jí)電容器等領(lǐng)域。

圖源：中國(guó)橡膠期刊

1. 電池領(lǐng)域

鋰離子電池：

LiFePO₄、LiNiO₂、LiCoO₂等正極活性材料是半導(dǎo)體或絕緣體，電導(dǎo)率僅10^-9~10^-3S/cm，需要添加導(dǎo)電添加劑以增強(qiáng)其導(dǎo)電性。炭黑的導(dǎo)電性和獨(dú)特的支鏈結(jié)構(gòu)可使其在電極內(nèi)部建立導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高極片內(nèi)部的電子傳輸能力，且豐富的孔隙有助于吸收電解液，構(gòu)筑鋰離子遷移通道。

負(fù)極材料在充放電過(guò)程中由于Li⁺嵌入/脫出會(huì)反復(fù)膨脹和收縮，這破壞了Li⁺的嵌入通道，使得放電容量下降，因此，也需要添加導(dǎo)電劑來(lái)保持放電容量和電子導(dǎo)電性。此外，導(dǎo)電劑通常具有一定的放電能力，它們能與負(fù)極活性材料一起提高放電容量。導(dǎo)電炭黑可以通過(guò)防止電極電阻在長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)過(guò)程中增加來(lái)延長(zhǎng)石墨負(fù)極的循環(huán)壽命。

其他電池：

鎳氫電池：應(yīng)用于負(fù)極，作為電子載體和導(dǎo)電助劑，幫助負(fù)極材料更好地進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，降低電極極化，提高電池的充放電性能和循環(huán)壽命，減少生成氣體等副反應(yīng)。

鎳鎘電池：作用于負(fù)極，改善負(fù)極材料的導(dǎo)電性，降低電池內(nèi)阻，提高大電流放電能力和充放電效率，減少能量損失和熱量產(chǎn)生。

鋰電池  圖源：寧德時(shí)代

2. 橡膠和塑料制品領(lǐng)域

抗靜電制品：

制造抗靜電橡膠制品，如抗靜電膠板、防靜電輸送帶、橡膠鞋底、醫(yī)用橡膠制品等，可有效防止靜電的產(chǎn)生和積累，避免靜電對(duì)設(shè)備和人員造成危害。

導(dǎo)電炭黑在塑料、橡膠中應(yīng)用圖  圖源：炭素期刊

生產(chǎn)導(dǎo)電塑料制品，如導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電皮革制品等，在電子包裝、電磁屏蔽等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。

普通橡膠和塑料產(chǎn)品：可以提高橡膠和塑料的導(dǎo)電性，使其具有一定的抗靜電性能，減少靜電對(duì)產(chǎn)品的影響，同時(shí)還能改善材料的力學(xué)性能和加工性能。例如，在汽車(chē)輪胎、橡膠密封件、塑料管道等產(chǎn)品中添加導(dǎo)電炭黑，可提高其性能和質(zhì)量。

3.電纜材料領(lǐng)域

電力電纜屏蔽材料

抗電磁干擾：在電力電纜中，導(dǎo)電炭黑可添加到電纜的屏蔽層中，有效屏蔽外界的電磁干擾，確保電纜傳輸?shù)碾娏π盘?hào)穩(wěn)定、準(zhǔn)確。例如在城市電網(wǎng)中，大量的電力電纜需要具備良好的屏蔽性能，以避免受到周邊電子設(shè)備、通信信號(hào)等的干擾。

均化電場(chǎng)分布：電纜在運(yùn)行過(guò)程中，內(nèi)部的電場(chǎng)分布不均勻可能導(dǎo)致局部放電等問(wèn)題，影響電纜的使用壽命和安全性。導(dǎo)電炭黑能夠使屏蔽層的導(dǎo)電性能更加均勻，從而均化電場(chǎng)分布，減少局部電場(chǎng)集中，降低局部放電的風(fēng)險(xiǎn)。

圖源：天津優(yōu)盟化工科技有限公司

半導(dǎo)電電纜材料

半導(dǎo)電屏蔽層：用于中低壓電纜的半導(dǎo)電屏蔽層，導(dǎo)電炭黑可以與橡膠或塑料等基體材料混合，形成半導(dǎo)電的復(fù)合材料。這種半導(dǎo)電屏蔽層可以在電纜的導(dǎo)體與絕緣層之間起到過(guò)渡和屏蔽的作用，防止導(dǎo)體表面的毛刺、凸起等缺陷引起的電場(chǎng)集中，保護(hù)絕緣層免受損傷。

改善加工性能：導(dǎo)電炭黑的加入可以改善電纜材料的加工性能，使其更容易擠出、成型，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，導(dǎo)電炭黑還可以增強(qiáng)電纜材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，延長(zhǎng)電纜的使用壽命。

4. 電子印刷和涂料行業(yè)

導(dǎo)電油墨和導(dǎo)電涂料：

添加導(dǎo)電炭黑可使油墨和涂料具有導(dǎo)電性能，用于刷電路板（PCB）、電子顯示屏、電磁屏蔽涂層等領(lǐng)域。例如，在手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品的電路板印刷中，使用導(dǎo)電油墨可以實(shí)現(xiàn)電路的連接和導(dǎo)電功能。

在一些對(duì)電磁信號(hào)敏感的場(chǎng)所，如通信基站、醫(yī)院的核磁共振室、軍用設(shè)備等，需要使用電磁屏蔽涂料來(lái)阻擋或減少外部電磁信號(hào)的干擾，同時(shí)也防止內(nèi)部電磁信號(hào)的泄漏。導(dǎo)電炭黑可以使涂料具備優(yōu)異的電磁屏蔽性能，因?yàn)槠湫纬傻膶?dǎo)電網(wǎng)絡(luò)能夠吸收和反射電磁波，起到屏蔽作用。

導(dǎo)電炭黑應(yīng)用于電路板  圖源：炭素期刊

電子印刷：

導(dǎo)電炭黑可用于制造抗靜電服裝、智能紡織品等。在一些需要防靜電的工作環(huán)境中，穿著抗靜電服裝可以避免靜電對(duì)電子設(shè)備的損壞和對(duì)人體的傷害。同時(shí)，導(dǎo)電炭黑也可用于絲網(wǎng)印刷的油墨中，通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式將導(dǎo)電圖案或文字印刷在各種材料上，如塑料、紙張、金屬等。絲網(wǎng)印刷具有印刷速度快、印刷精度高、適用材料廣泛等優(yōu)點(diǎn)，與導(dǎo)電炭黑的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)各種導(dǎo)電印刷產(chǎn)品的生產(chǎn)。

導(dǎo)電炭黑在涂料、油墨中的應(yīng)用  圖源：炭素期刊

5. 其他領(lǐng)域

燃料電池：在聚合物電解質(zhì)燃料電池中，導(dǎo)電炭黑可用于燃料極和空氣極，作為電子載體和催化劑載體，促進(jìn)燃料（如氫氣）和氧化劑（如氧氣）之間的電化學(xué)反應(yīng)，提高燃料電池的發(fā)電效率和性能。

超級(jí)電容器：導(dǎo)電炭黑可以提高超級(jí)電容器電極的導(dǎo)電性和電容性能，使其能夠快速存儲(chǔ)和釋放電荷，具有更高的能量密度和功率密度。

航空航天和軍事領(lǐng)域：用于制造抗靜電和電磁屏蔽材料，如飛機(jī)的外殼涂層、導(dǎo)彈的外殼材料等，以減少靜電對(duì)設(shè)備的影響和提高設(shè)備的隱身性能。

參考來(lái)源：

金燚翥等，導(dǎo)電炭黑的發(fā)展現(xiàn)狀和行業(yè)研究

史晴尤，高導(dǎo)電炭黑的制備及其在鋰離子電池中的性能研究

侯帥等，電力電纜半導(dǎo)電屏蔽料導(dǎo)電炭黑研究進(jìn)展

陳新中，中國(guó)特種炭黑的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

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