【原创】导电炭黑的应用领域

2024-09-27
来源：中国粉体网留白

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[导读] 导电炭黑一种典型的特种炭黑，具有高导电性和导热性、较低生产成本、氧化稳定性和低密度等优点。导电炭黑己经被广泛应用于导电塑料、导电橡胶、导电油墨、电池电极和超级电容器等领域。

中国粉体网讯 导电炭黑的电导率一般在10^-1~10^-2S/cm范围内，是一种典型的特种炭黑。导电炭黑具有高导电性和导热性、较低生产成本、氧化稳定性和低密度等优点，比金属粉末或纤维填料具明显的优势。同时，炭黑易加工成型，对材料具有补强效果，是一种理想导电填料。导电炭黑己经被广泛应用于导电塑料、导电橡胶、导电油墨、电池电极和超级电容器等领域。

图源：中国橡胶期刊

1. 电池领域

锂离子电池：

LiFePO₄、LiNiO₂、LiCoO₂等正极活性材料是半导体或绝缘体，电导率仅10^-9~10^-3S/cm，需要添加导电添加剂以增强其导电性。炭黑的导电性和独特的支链结构可使其在电极内部建立导电网络，提高极片内部的电子传输能力，且丰富的孔隙有助于吸收电解液，构筑锂离子迁移通道。

负极材料在充放电过程中由于Li⁺嵌入/脱出会反复膨胀和收缩，这破坏了Li⁺的嵌入通道，使得放电容量下降，因此，也需要添加导电剂来保持放电容量和电子导电性。此外，导电剂通常具有一定的放电能力，它们能与负极活性材料一起提高放电容量。导电炭黑可以通过防止电极电阻在长时间循环过程中增加来延长石墨负极的循环寿命。

其他电池：

镍氢电池：应用于负极，作为电子载体和导电助剂，帮助负极材料更好地进行电化学反应，降低电极极化，提高电池的充放电性能和循环寿命，减少生成气体等副反应。

镍镉电池：作用于负极，改善负极材料的导电性，降低电池内阻，提高大电流放电能力和充放电效率，减少能量损失和热量产生。

锂电池图源：宁德时代

2. 橡胶和塑料制品领域

抗静电制品：

制造抗静电橡胶制品，如抗静电胶板、防静电输送带、橡胶鞋底、医用橡胶制品等，可有效防止静电的产生和积累，避免静电对设备和人员造成危害。

导电炭黑在塑料、橡胶中应用图图源：炭素期刊

生产导电塑料制品，如导电薄膜、导电纤维、导电皮革制品等，在电子包装、电磁屏蔽等领域具有重要应用。

普通橡胶和塑料产品：可以提高橡胶和塑料的导电性，使其具有一定的抗静电性能，减少静电对产品的影响，同时还能改善材料的力学性能和加工性能。例如，在汽车轮胎、橡胶密封件、塑料管道等产品中添加导电炭黑，可提高其性能和质量。

3.电缆材料领域

电力电缆屏蔽材料

抗电磁干扰：在电力电缆中，导电炭黑可添加到电缆的屏蔽层中，有效屏蔽外界的电磁干扰，确保电缆传输的电力信号稳定、准确。例如在城市电网中，大量的电力电缆需要具备良好的屏蔽性能，以避免受到周边电子设备、通信信号等的干扰。

均化电场分布：电缆在运行过程中，内部的电场分布不均匀可能导致局部放电等问题，影响电缆的使用寿命和安全性。导电炭黑能够使屏蔽层的导电性能更加均匀，从而均化电场分布，减少局部电场集中，降低局部放电的风险。

图源：天津优盟化工科技有限公司

半导电电缆材料

半导电屏蔽层：用于中低压电缆的半导电屏蔽层，导电炭黑可以与橡胶或塑料等基体材料混合，形成半导电的复合材料。这种半导电屏蔽层可以在电缆的导体与绝缘层之间起到过渡和屏蔽的作用，防止导体表面的毛刺、凸起等缺陷引起的电场集中，保护绝缘层免受损伤。

改善加工性能：导电炭黑的加入可以改善电缆材料的加工性能，使其更容易挤出、成型，提高生产效率和产品质量。同时，导电炭黑还可以增强电缆材料的机械强度和耐磨性，延长电缆的使用寿命。

4. 电子印刷和涂料行业

导电油墨和导电涂料：

添加导电炭黑可使油墨和涂料具有导电性能，用于刷电路板（PCB）、电子显示屏、电磁屏蔽涂层等领域。例如，在手机、电脑等电子产品的电路板印刷中，使用导电油墨可以实现电路的连接和导电功能。

在一些对电磁信号敏感的场所，如通信基站、医院的核磁共振室、军用设备等，需要使用电磁屏蔽涂料来阻挡或减少外部电磁信号的干扰，同时也防止内部电磁信号的泄漏。导电炭黑可以使涂料具备优异的电磁屏蔽性能，因为其形成的导电网络能够吸收和反射电磁波，起到屏蔽作用。

导电炭黑应用于电路板图源：炭素期刊

电子印刷：

导电炭黑可用于制造抗静电服装、智能纺织品等。在一些需要防静电的工作环境中，穿着抗静电服装可以避免静电对电子设备的损坏和对人体的伤害。同时，导电炭黑也可用于丝网印刷的油墨中，通过丝网印刷的方式将导电图案或文字印刷在各种材料上，如塑料、纸张、金属等。丝网印刷具有印刷速度快、印刷精度高、适用材料广泛等优点，与导电炭黑的结合可以实现各种导电印刷产品的生产。