في نظام بطاريات الليثيوم أيون التجاري الحالي ، يكون العامل المحدد بشكل أساسي هو التوصيل الكهربائي.على وجه الخصوص ، فإن التوصيل غير الكافي لمادة القطب الموجب يحد بشكل مباشر من نشاط التفاعل الكهروكيميائي.من الضروري إضافة عامل موصل مناسب لتعزيز موصلية المادة وإنشاء شبكة موصلة لتوفير قناة سريعة لنقل الإلكترون وضمان استخدام المادة الفعالة بالكامل.لذلك ، فإن العامل الموصّل هو أيضًا مادة لا غنى عنها في بطارية ليثيوم أيون بالنسبة للمادة الفعالة.

يعتمد أداء العامل الموصّل إلى حد كبير على بنية المواد وطرق ملامستها للمادة الفعالة.العوامل الموصلة لبطارية ليثيوم أيون شائعة الاستخدام لها الخصائص التالية:

(1) أسود الكربون: يتم التعبير عن بنية أسود الكربون بدرجة تجمع جزيئات أسود الكربون في سلسلة أو شكل عنب.الجسيمات الدقيقة ، وسلسلة الشبكة المعبأة بكثافة ، ومساحة السطح المحددة الكبيرة ، وكتلة الوحدة ، والتي تعد مفيدة لتشكيل بنية موصلة سلسلة في القطب.كممثل للعوامل الموصلة التقليدية ، يعتبر أسود الكربون حاليًا أكثر العوامل الموصلة استخدامًا.العيب هو أن السعر مرتفع ومن الصعب تفريقه.

(2)الجرافيت: يتميز الجرافيت الموصل بحجم جسيم قريب من حجم المواد النشطة الموجبة والسالبة ، ومساحة سطح معينة معتدلة ، وموصلية كهربائية جيدة.إنها تعمل كعقدة للشبكة الموصلة في البطارية ، وفي القطب السالب ، لا يمكنها فقط تحسين الموصلية ، ولكن أيضًا السعة.

(3) P-Li: يتميز Super P-Li بحجم جزيئات صغير ، يشبه أسود الكربون الموصل ، ولكن مساحة سطح معينة معتدلة ، خاصة في شكل فروع في البطارية ، وهو مفيد جدًا لتشكيل شبكة موصلة.العيب هو أنه من الصعب التفريق.

(4)الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs): CNTs هي عوامل موصلة ظهرت في السنوات الأخيرة.يبلغ قطرها عمومًا حوالي 5 نانومتر وطولها 10-20 ميكرون.لا يمكن أن تعمل فقط كـ "أسلاك" في الشبكات الموصلة ، ولكن لها أيضًا تأثير طبقة إلكترود مزدوجة لإفساح المجال للخصائص عالية المعدل للمكثفات الفائقة.تساعد الموصلية الحرارية الجيدة أيضًا على تبديد الحرارة أثناء شحن البطارية وتفريغها ، وتقليل استقطاب البطارية ، وتحسين أداء البطارية في درجات الحرارة العالية والمنخفضة ، وإطالة عمر البطارية.

كعامل موصل ، يمكن استخدام الأنابيب النانوية الكربونية مع العديد من مواد القطب الموجب لتحسين القدرة ، والمعدل ، وأداء دورة المادة / البطارية.مواد القطب الموجب التي يمكن استخدامها تشمل: LiCoO2 ، LiMn2O4 ، LiFePO4 ، القطب الموجب للبوليمر ، Li3V2 (PO4) 3 ، أكسيد المنغنيز ، وما شابه.

بالمقارنة مع العوامل الموصلة الشائعة الأخرى ، تتمتع الأنابيب النانوية الكربونية بالعديد من المزايا كعوامل موصلة موجبة وسالبة لبطاريات أيونات الليثيوم.الأنابيب النانوية الكربونية لها موصلية كهربائية عالية.بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الأنابيب النانوية الكربونية على نسبة عرض إلى ارتفاع كبيرة ، ويمكن أن تحقق كمية أقل من الإضافة عتبة ترشيح مماثلة للإضافات الأخرى (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 توصيل مماثلة لقيمة مضافة الجسيمات الكروية باستخدام 0.2٪ بالوزن فقط من SWCNTs.

(5)الجرافينهو نوع جديد من مادة الكربون المسطحة المرنة ثنائية الأبعاد ذات التوصيل الكهربائي والحراري الممتاز.يسمح الهيكل لطبقة ورقة الجرافين بالالتصاق بجزيئات المادة النشطة ، وتوفير عدد كبير من مواقع الاتصال الموصلة لجزيئات المواد النشطة للإلكترود الموجب والسالب ، بحيث يمكن توصيل الإلكترونات في مساحة ثنائية الأبعاد لتشكيل شبكة موصلة كبيرة المساحة.وبالتالي فهو يعتبر عامل التوصيل المثالي حاليًا.

أسود الكربون والمادة النشطة على اتصال نقطي ، ويمكنهما اختراق جزيئات المادة الفعالة لزيادة نسبة استخدام المواد الفعالة بشكل كامل.الأنابيب النانوية الكربونية في اتصال خط نقطي ، ويمكن أن تتخللها المواد الفعالة لتشكيل بنية شبكة ، والتي لا تزيد الموصلية فحسب ، وفي الوقت نفسه ، يمكن أن تعمل أيضًا كعامل ربط جزئي ، ونمط تلامس الجرافين هو اتصال من نقطة لوجه ، يمكنه توصيل سطح المادة النشطة لتشكيل شبكة موصلة كبيرة المساحة كجسم رئيسي ، ولكن من الصعب تغطية المادة النشطة بالكامل.حتى إذا زادت كمية الجرافين المضافة باستمرار ، فمن الصعب الاستفادة الكاملة من المادة الفعالة ، وانتشار أيونات Li وتدهور أداء القطب.لذلك ، هذه المواد الثلاثة لها اتجاه تكميلي جيد.يمكن أن يؤدي خلط الكربون الأسود أو الأنابيب النانوية الكربونية مع الجرافين لبناء شبكة موصلة أكثر اكتمالاً إلى زيادة تحسين الأداء العام للإلكترود.

بالإضافة إلى ذلك ، من منظور الجرافين ، يختلف أداء الجرافين باختلاف طرق التحضير ، في درجة الاختزال ، وحجم الصفيحة ونسبة أسود الكربون ، والتشتت ، وسماكة القطب كلها تؤثر على الطبيعة. من العوامل الموصلة بشكل كبير.من بينها ، نظرًا لأن وظيفة العامل الموصّل هي بناء شبكة موصلة لنقل الإلكترون ، إذا لم يكن العامل الموصّل نفسه مشتتًا جيدًا ، فمن الصعب بناء شبكة موصلة فعالة.بالمقارنة مع عامل التوصيل التقليدي لأسود الكربون ، فإن الجرافين له مساحة سطح محددة للغاية ، والتأثير المترافق π-π يجعل من السهل التكتل في التطبيقات العملية.لذلك ، فإن كيفية جعل الجرافين يشكل نظام تشتت جيد والاستفادة الكاملة من أدائه الممتاز هي مشكلة رئيسية تحتاج إلى حل في التطبيق الواسع النطاق للجرافين.