V současném komerčním lithium-iontovém bateriovém systému je omezujícím faktorem především elektrická vodivost.Zejména nedostatečná vodivost materiálu kladné elektrody přímo omezuje aktivitu elektrochemické reakce.Je nutné přidat vhodné vodivé činidlo pro zvýšení vodivosti materiálu a zkonstruovat vodivou síť tak, aby poskytovala rychlý kanál pro transport elektronů a zajistila plné využití aktivního materiálu.Proto je vodivé činidlo také nepostradatelným materiálem v lithium-iontové baterii vzhledem k aktivnímu materiálu.

Výkon vodivého činidla závisí do značné míry na struktuře materiálů a způsobech, kterými je v kontaktu s aktivním materiálem.Běžně používaná vodivá činidla lithium-iontových baterií mají následující vlastnosti:

(1) Saze: Struktura sazí je vyjádřena stupněm agregace částic sazí do tvaru řetězce nebo hroznu.Jemné částice, hustě posetý síťový řetězec, velký specifický povrch a jednotková hmotnost, které jsou prospěšné pro vytvoření řetězové vodivé struktury v elektrodě.Jako zástupce tradičních vodivých činidel jsou saze v současnosti nejpoužívanějším vodivým činidlem.Nevýhodou je vysoká cena a těžko se rozpouští.

(2)Grafit: Vodivý grafit se vyznačuje velikostí částic blízkou velikosti pozitivních a negativních aktivních materiálů, středním specifickým povrchem a dobrou elektrickou vodivostí.Funguje jako uzel vodivé sítě v baterii a v záporné elektrodě může nejen zlepšit vodivost, ale také kapacitu.

(3) P-Li: Super P-Li se vyznačuje malou velikostí částic, podobnou vodivým sazím, ale mírným specifickým povrchem, zejména ve formě větví v baterii, což je velmi výhodné pro vytvoření vodivé sítě.Nevýhodou je, že se obtížně rozptyluje.

(4)Uhlíkové nanotrubice (CNT): CNT jsou vodivá činidla, která se objevila v posledních letech.Obecně mají průměr asi 5 nm a délku 10-20 um.Mohou fungovat nejen jako „dráty“ ve vodivých sítích, ale mají také efekt dvojité elektrodové vrstvy, aby podpořily vysokorychlostní charakteristiky superkondenzátorů.Jeho dobrá tepelná vodivost také přispívá k odvodu tepla během nabíjení a vybíjení baterie, snižuje polarizaci baterie, zlepšuje výkon baterie při vysokých a nízkých teplotách a prodlužuje životnost baterie.

Jako vodivé činidlo lze CNT použít v kombinaci s různými materiály kladných elektrod ke zlepšení kapacity, rychlosti a výkonu cyklu materiálu/baterie.Materiály kladných elektrod, které lze použít, zahrnují: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, polymerní kladnou elektrodu, Li3V2(PO4)3, oxid manganu a podobně.

Ve srovnání s jinými běžnými vodivými činidly mají uhlíkové nanotrubice mnoho výhod jako pozitivní a negativní vodivá činidla pro lithium-iontové baterie.Uhlíkové nanotrubice mají vysokou elektrickou vodivost.Kromě toho mají CNT velký poměr stran a nižším množstvím přidaného množství lze dosáhnout prahu perkolace podobně jako u jiných přísad (zachování vzdálenosti elektronů ve sloučenině nebo lokální migrace).Vzhledem k tomu, že uhlíkové nanotrubice mohou tvořit vysoce účinnou síť pro přenos elektronů, hodnoty vodivosti podobné jako u aditiva sférických částic lze dosáhnout pouze s 0,2 % hmotn. SWCNT.

(5)Grafenje nový typ dvourozměrného flexibilního planárního uhlíkového materiálu s vynikající elektrickou a tepelnou vodivostí.Struktura umožňuje, aby vrstva grafenu přilnula k částicím aktivního materiálu a poskytla velký počet vodivých kontaktních míst pro částice aktivního materiálu kladné a záporné elektrody, takže elektrony mohou být vedeny ve dvourozměrném prostoru za vzniku velkoplošná vodivá síť.V současnosti je tedy považován za ideální vodivé činidlo.

Saze a aktivní materiál jsou v bodovém kontaktu a mohou pronikat do částic aktivního materiálu, aby se plně zvýšil poměr využití aktivních materiálů.Uhlíkové nanotrubice jsou v bodovém kontaktu a mohou být rozptýleny mezi aktivními materiály, aby vytvořily síťovou strukturu, která nejen zvyšuje vodivost, ale může také působit jako částečné pojivo a kontaktní režim grafenu je bodový kontakt, který může spojit povrch aktivního materiálu a vytvořit velkoplošnou vodivou síť jako hlavní těleso, ale je obtížné aktivní materiál zcela pokrýt.I když se množství přidaného grafenu neustále zvyšuje, je obtížné úplně využít aktivní materiál a difundovat Li ionty a zhoršit výkon elektrody.Proto se tyto tři materiály dobře doplňují.Smíchání sazí nebo uhlíkových nanotrubic s grafenem za účelem vytvoření úplnější vodivé sítě může dále zlepšit celkový výkon elektrody.

Kromě toho, z pohledu grafenu, výkon grafenu se liší od různých metod přípravy, ve stupni redukce, velikosti listu a poměru sazí, disperzibilitě a tloušťce elektrody, to vše ovlivňuje povahu. vodivých činidel.Mezi nimi, protože funkcí vodivého činidla je vytvořit vodivou síť pro přenos elektronů, pokud vodivé činidlo samo není dobře rozptýleno, je obtížné zkonstruovat účinnou vodivou síť.Ve srovnání s tradičním vodivým činidlem na saze má grafen ultra vysoký specifický povrch a konjugovaný efekt π-π usnadňuje aglomeraci v praktických aplikacích.Klíčovým problémem, který je třeba vyřešit při široké aplikaci grafenu, je tedy to, jak z grafenu vytvořit dobrý disperzní systém a plně využít jeho vynikající výkon.