У цяперашняй камерцыйнай сістэме літый-іённых акумулятараў абмежавальным фактарам з'яўляецца ў асноўным электраправоднасць.У прыватнасці, недастатковая праводнасць матэрыялу станоўчага электрода непасрэдна абмяжоўвае актыўнасць электрахімічнай рэакцыі.Неабходна дадаць адпаведны праваднік для павышэння праводнасці матэрыялу і пабудаваць токаправодную сетку, каб забяспечыць хуткі канал для транспарту электронаў і гарантаваць поўнае выкарыстанне актыўнага матэрыялу.Такім чынам, токаправодны агент таксама з'яўляецца незаменным матэрыялам у літый-іённай батарэі адносна актыўнага матэрыялу.
Эфектыўнасць токаправоднага агента ў значнай ступені залежыць ад структуры матэрыялаў і спосабу, якім ён знаходзіцца ў кантакце з актыўным матэрыялам.Звычайна выкарыстоўваныя літый-іённыя батарэйныя электраправоднікі маюць наступныя характарыстыкі:
(1) Сажа: структура сажы выяўляецца ступенню агрэгацыі часціц сажы ў ланцуг або форму вінаграду.Дробныя часціцы, шчыльна спакаваная сеткавая ланцуг, вялікая ўдзельная плошча паверхні і адзінка масы, якія спрыяюць фарміраванню ланцуговай токаправоднай структуры ў электродзе.Як прадстаўнік традыцыйных праваднікоў, сажа ў цяперашні час з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўваным правадніком.Недахопам з'яўляецца высокая цана і цяжка разагнаць.
(2)Графіт: Праводзячы графіт характарызуецца памерам часціц, блізкім да памеру часціц станоўчых і адмоўных актыўных матэрыялаў, умеранай удзельнай паверхняй і добрай электраправоднасцю.Ён дзейнічае як вузел токаправоднай сеткі ў батарэі, а ў адмоўным электродзе можа не толькі палепшыць праводнасць, але і ёмістасць.
(3) P-Li: Super P-Li характарызуецца малым памерам часціц, падобным да токаправоднай сажы, але ўмеранай удзельнай плошчай паверхні, асабліва ў выглядзе разгалінаванняў у батарэі, што вельмі выгадна для фарміравання токаправоднай сеткі.Недахопам з'яўляецца тое, што яго цяжка разагнаць.
(4)Вугляродныя нанатрубкі (УНТ): УНТ з'яўляюцца праваднікамі, якія з'явіліся ў апошнія гады.Як правіла, яны маюць дыяметр каля 5 нм і даўжыню 10-20 мкм.Яны могуць не толькі дзейнічаць як «правады» ў токаправодных сетках, але і мець эфект падвойнага электроднага пласта, каб даць магчымасць праявіць характарыстыкі высокай хуткасці суперкандэнсатараў.Яго добрая цеплаправоднасць таксама спрыяе рассейванню цяпла падчас зарадкі і разрадкі батарэі, памяншае палярызацыю батарэі, паляпшае характарыстыкі батарэі пры высокіх і нізкіх тэмпературах і падаўжае тэрмін службы батарэі.
У якасці правадніка УНТ могуць выкарыстоўвацца ў спалучэнні з рознымі матэрыяламі станоўчага электрода для паляпшэння ёмістасці, хуткасці і прадукцыйнасці цыкла матэрыялу/акумулятара.Матэрыялы станоўчага электрода, якія можна выкарыстоўваць, ўключаюць: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, палімерны станоўчы электрод, Li3V2(PO4)3, аксід марганца і да т.п.
У параўнанні з іншымі распаўсюджанымі праваднікамі вугляродныя нанатрубкі маюць шмат пераваг у якасці станоўчых і адмоўных праваднікоў для літый-іённых батарэй.Вугляродныя нанатрубкі валодаюць высокай электраправоднасцю.Акрамя таго, УНТ маюць вялікую каэфіцыент бакоў, і пры меншай колькасці дабаўкі можна дасягнуць парога прасочвання, падобнага да іншых дадаткаў (падтрыманне адлегласці паміж электронамі ў злучэнні або лакальная міграцыя).Паколькі вугляродныя нанатрубкі могуць утвараць высокаэфектыўную электронна-транспартную сетку, значэнне праводнасці, падобнае да дабаўкі сферычных часціц, можа быць дасягнута толькі з 0,2 мас.% ОУНТ.
(5)Графенгэта новы тып двухмернага гнуткага планарнага вугляроднага матэрыялу з выдатнай электра- і цеплаправоднасцю.Структура дазваляе слою ліста графена прыліпаць да часціц актыўнага матэрыялу і забяспечвае вялікую колькасць токаправодных месцаў кантакту для часціц актыўнага матэрыялу станоўчага і адмоўнага электродаў, так што электроны могуць быць праведзены ў двухмернай прасторы з адукацыяй токаправодная сетка вялікай плошчы.Такім чынам, у цяперашні час ён лічыцца ідэальным правадніком.
Сажа і актыўны матэрыял знаходзяцца ў кропкавым кантакце і могуць пранікаць у часціцы актыўнага матэрыялу, каб цалкам павялічыць каэфіцыент выкарыстання актыўных матэрыялаў.Вугляродныя нанатрубкі знаходзяцца ў кропкавым кантакце паміж актыўнымі матэрыяламі, утвараючы сеткавую структуру, якая не толькі павялічвае праводнасць, але ў той жа час яна таксама можа выступаць у якасці частковага злучнага агента, і рэжым кантакту графена гэта кантакт «кропка да твару», які можа злучыць паверхню актыўнага матэрыялу, каб утварыць вялікую сетку, якая праводзіць у якасці асноўнага цела, але цалкам пакрыць актыўны матэрыял цяжка.Нават калі колькасць дабаўленага графена пастаянна павялічваецца, цяжка цалкам выкарыстаць актыўны матэрыял, дыфузія іёнаў Li і пагаршэнне характарыстык электрода.Такім чынам, гэтыя тры матэрыялы маюць добрую ўзаемадапаўняльную тэндэнцыю.Змешванне сажы або вугляродных нанатрубак з графенам для пабудовы больш поўнай электраправоднай сеткі можа яшчэ больш палепшыць агульную прадукцыйнасць электрода.
Акрамя таго, з пункту гледжання графена, прадукцыйнасць графена адрозніваецца ў залежнасці ад розных метадаў падрыхтоўкі, у залежнасці ад ступені рэдукцыі, памеру ліста і суадносін сажы, дысперснасці і таўшчыні электрода - усё гэта ўплывае на прыроду. токаправодных агентаў значна.Сярод іх, паколькі функцыя токаправоднага агента заключаецца ў пабудове токаправоднай сеткі для транспарту электронаў, калі сам токаправодны агент недастаткова размяркоўваецца, складана пабудаваць эфектыўную токаправодную сетку.У параўнанні з традыцыйным правадніком сажы, графен мае звышвысокую ўдзельную паверхню, а эфект спалучэння π-π палягчае агламерацыю ў практычных прымяненнях.Такім чынам, як зрабіць з графена добрую дысперсійную сістэму і ў поўнай меры выкарыстаць яго выдатную прадукцыйнасць, з'яўляецца ключавой праблемай, якую трэба вырашыць пры шырокім прымяненні графена.
Час публікацыі: 18 снежня 2020 г