في نظام بطارية الليثيوم أيون التجاري الحالي ، يكون العامل المحدد هو الموصلية الكهربائية بشكل أساسي. على وجه الخصوص ، فإن الموصلية غير الكافية للمادة الإلكترود الإيجابية تحد مباشرة من نشاط التفاعل الكهروكيميائي. من الضروري إضافة وكيل موصل مناسب لتعزيز توصيل المادة وبناء الشبكة الموصلة لتوفير قناة سريعة لنقل الإلكترون وتضمن استخدام المادة النشطة بالكامل. لذلك ، فإن العامل الموصل هو أيضًا مادة لا غنى عنها في بطارية ليثيوم أيون بالنسبة للمادة النشطة.

يعتمد أداء وكيل موصل إلى حد كبير على هيكل المواد والأخلاق التي تكون على اتصال بالمواد النشطة. عوامل موصل بطارية ليثيوم أيون شائعة الاستخدام لها الخصائص التالية:

(1) الكربون الأسود: يتم التعبير عن بنية أسود الكربون من خلال درجة تجميع الجزيئات السوداء الكربونية في سلسلة أو شكل العنب. الجسيمات الدقيقة ، وسلسلة الشبكة المعبأة بشكل كثيف ، ومساحة السطح المحددة الكبيرة ، وكتلة الوحدة ، والتي هي مفيدة لتشكيل بنية موصلة في السلسلة في القطب. كممثل للعوامل الموصلة التقليدية ، يعد Carbon Black حاليًا العامل الموصل على نطاق واسع. العيب هو أن السعر مرتفع ومن الصعب التشتت.

(2)الجرافيت: يتميز الجرافيت الموصل بحجم جسيم قريب من حجم المواد النشطة الإيجابية والسلبية ، ومساحة سطح محددة معتدلة ، والتوصيل الكهربائي الجيد. إنه بمثابة عقدة للشبكة الموصلة في البطارية ، وفي القطب السلبي ، لا يمكنه فقط تحسين الموصلية ، ولكن أيضًا السعة.

(3) P-Li: يتميز Super P-Li بحجم جسيمات صغير ، على غرار مساحة سطح كربون موصلة ، ولكن معتدلة ، خاصة في شكل فروع في البطارية ، وهو مفيد للغاية لتشكيل شبكة موصلة. العيب هو أنه من الصعب التفريق.

(4)الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs): CNTs عوامل موصلة ظهرت في السنوات الأخيرة. لديهم عمومًا قطره حوالي 5 نانومتر وطول 10-20وم. لا يمكنهم فقط أن تعمل كـ "أسلاك" في الشبكات الموصلة ، ولكن أيضًا لها تأثير طبقة قطب كهربائي مزدوج للعب على الخصائص عالية المعدل للمكثفات الفائقة. إن الموصلية الحرارية الجيدة تفضي أيضًا إلى تبديد الحرارة أثناء شحن البطارية وتفريغها ، وتقليل استقطاب البطارية ، وتحسين أداء البطارية عالية ومنخفضة درجة الحرارة ، ويمتد عمر البطارية.

كعامل موصل ، يمكن استخدام CNTs مع مختلف مواد الإلكترود الإيجابية لتحسين السعة والمعدل وأداء الدورة للمادة/البطارية. تشمل مواد الإلكترود الإيجابية التي يمكن استخدامها: LICOO2 ، Limn2O4 ، LIFEPO4 ، القطب الإيجابي للبوليمر ، LI3V2 (PO4) 3 ، أكسيد المنغنيز ، وما شابه.

بالمقارنة مع العوامل الموصلة الشائعة الأخرى ، فإن أنابيب الكربون النانوية لديها العديد من المزايا كعوامل موصلة إيجابية وسلبية لبطاريات أيون الليثيوم. الأنابيب النانوية الكربونية لها موصلية كهربائية عالية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن CNTs لها نسبة عرض إلى ارتفاع كبيرة ، ويمكن أن تحقق كمية الإضافة المنخفضة عتبة الترشيح مماثلة لمضافات أخرى (الحفاظ على مسافة الإلكترونات في المركب أو الهجرة المحلية). نظرًا لأن الأنابيب النانوية الكربونية يمكن أن تشكل شبكة نقل إلكترون عالية الكفاءة ، يمكن تحقيق قيمة الموصلية مماثلة لتلك الخاصة بالضافة الجسيمات الكروية مع 0.2 ٪ بالوزن فقط من SWCNTs.

(5)الجرافينهو نوع جديد من مواد الكربون المستوية المرنة ثنائية الأبعاد مع الموصلية الكهربائية والحرارية ممتازة. يسمح الهيكل لطبقة ورقة الجرافين بالالتزام بجزيئات المواد النشطة ، وتوفر عددًا كبيرًا من مواقع التلامس الموصلة لجزيئات المواد النشطة الإيجابية والسلبية ، بحيث يمكن إجراء الإلكترونات في مساحة ثنائية الأبعاد لتشكيل شبكة موصلة كبيرة المناطق. وبالتالي فإنه يعتبر الوكيل الموصل المثالي حاليا.

الأسود الكربوني والمواد النشطة على اتصال نقطة ، ويمكن أن تخترق جزيئات المادة النشطة لزيادة نسبة الاستخدام بالكامل للمواد النشطة. تكون الأنابيب النانوية الكربونية على اتصال خط النقطة ، ويمكن أن تتخللها بين المواد النشطة لتشكيل بنية شبكة ، والتي لا تزيد فقط من الموصلية ، في الوقت نفسه ، يمكن أن تعمل أيضًا كوكيل ترابط جزئي ، كما أن وضع التلامس للجرافين هو التلامس من نقطة إلى وعي ، والذي يمكنه توصيل سطح المادة النشطة لتشكيل شبكة موصلة كبيرة الأذن كأنه جسم رئيسي ، ولكنه يصعب تغطية المادة تمامًا. حتى إذا تم زيادة كمية الجرافين المضافة بشكل مستمر ، فمن الصعب الاستفادة تمامًا من المواد النشطة ، ونشر أيونات LI وتدهور أداء القطب. لذلك ، فإن هذه المواد الثلاثة لها اتجاه تكميلي جيد. يمكن أن يؤدي خلط أنابيب الكربون الأسود أو الكربون النانوي مع الجرافين لإنشاء شبكة موصلة أكثر اكتمالا إلى تحسين الأداء الكلي للقطب.

بالإضافة إلى ذلك ، من منظور الجرافين ، يختلف أداء الجرافين من طرق التحضير المختلفة ، في درجة التخفيض ، وحجم الورقة ونسبة الكربون الأسود ، والتشتت ، وسمك القطب ، جميعها تؤثر على طبيع العوامل المتصلة بشكل كبير. من بينها ، نظرًا لأن وظيفة الوكيل الموصل تتمثل في بناء شبكة موصلة لنقل الإلكترون ، إذا لم يكن الوكيل الموصل نفسه مشتتًا جيدًا ، فمن الصعب بناء شبكة موصلة فعالة. بالمقارنة مع العامل الموصل الأسود الكربوني التقليدي ، فإن الجرافين لديه مساحة سطح محددة للغاية ، وتأثير π-π المترافق يجعل من السهل على التكتل في التطبيقات العملية. لذلك ، فإن كيفية جعل الجرافين يشكل نظام تشتت جيد والاستفادة الكاملة من أدائه الممتاز هو مشكلة رئيسية يجب حلها في التطبيق على نطاق واسع للجرافين.