Στο τρέχον εμπορικό σύστημα μπαταριών ιόντων λιθίου, ο περιοριστικός παράγοντας είναι κυρίως η ηλεκτρική αγωγιμότητα.Συγκεκριμένα, η ανεπαρκής αγωγιμότητα του υλικού του θετικού ηλεκτροδίου περιορίζει άμεσα τη δραστηριότητα της ηλεκτροχημικής αντίδρασης.Είναι απαραίτητο να προστεθεί ένας κατάλληλος αγώγιμος παράγοντας για την ενίσχυση της αγωγιμότητας του υλικού και να κατασκευαστεί το αγώγιμο δίκτυο για να παρέχει ένα γρήγορο κανάλι για τη μεταφορά ηλεκτρονίων και να διασφαλίζει ότι το ενεργό υλικό χρησιμοποιείται πλήρως.Επομένως, ο αγώγιμος παράγοντας είναι επίσης ένα απαραίτητο υλικό στην μπαταρία ιόντων λιθίου σε σχέση με το ενεργό υλικό.

Η απόδοση ενός αγώγιμου παράγοντα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη δομή των υλικών και τους τρόπους με τους οποίους έρχεται σε επαφή με το ενεργό υλικό.Τα ευρέως χρησιμοποιούμενα αγώγιμα μέσα μπαταρίας ιόντων λιθίου έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

(1) Μαύρος άνθρακας: Η δομή της αιθάλης εκφράζεται από το βαθμό συσσωμάτωσης των σωματιδίων αιθάλης σε μια αλυσίδα ή ένα σχήμα σταφυλιού.Τα λεπτά σωματίδια, η πυκνά συσκευασμένη αλυσίδα δικτύου, η μεγάλη ειδική επιφάνεια και η μοναδιαία μάζα, τα οποία είναι ευεργετικά για το σχηματισμό μιας αλυσίδας αγώγιμης δομής στο ηλεκτρόδιο.Ως εκπρόσωπος των παραδοσιακών αγώγιμων παραγόντων, η αιθάλη είναι σήμερα ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος αγώγιμος παράγοντας.Το μειονέκτημα είναι ότι η τιμή είναι υψηλή και είναι δύσκολο να διασκορπιστεί.

(2)Γραφίτης: Ο αγώγιμος γραφίτης χαρακτηρίζεται από μέγεθος σωματιδίων κοντά σε αυτό των θετικών και αρνητικών ενεργών υλικών, μέτρια ειδική επιφάνεια και καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα.Λειτουργεί ως κόμβος του αγώγιμου δικτύου στην μπαταρία, και στο αρνητικό ηλεκτρόδιο, μπορεί όχι μόνο να βελτιώσει την αγωγιμότητα, αλλά και την χωρητικότητα.

(3) P-Li: Το Super P-Li χαρακτηρίζεται από μικρό μέγεθος σωματιδίων, παρόμοιο με το αγώγιμο μαύρο άνθρακα, αλλά μέτρια ειδική επιφάνεια, ειδικά με τη μορφή διακλαδώσεων στην μπαταρία, κάτι που είναι πολύ πλεονεκτικό για το σχηματισμό ενός αγώγιμου δικτύου.Το μειονέκτημα είναι ότι είναι δύσκολο να διασκορπιστεί.

(4)Νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs): Οι CNT είναι αγώγιμοι παράγοντες που έχουν εμφανιστεί τα τελευταία χρόνια.Γενικά έχουν διάμετρο περίπου 5nm και μήκος 10-20um.Μπορούν όχι μόνο να λειτουργήσουν ως «σύρματα» σε αγώγιμα δίκτυα, αλλά έχουν επίσης επίδραση διπλού στρώματος ηλεκτροδίου για να δώσουν παιχνίδι στα χαρακτηριστικά υψηλής ταχύτητας των υπερπυκνωτών.Η καλή θερμική του αγωγιμότητα ευνοεί επίσης την απαγωγή θερμότητας κατά τη φόρτιση και εκφόρτιση της μπαταρίας, μειώνει την πόλωση της μπαταρίας, βελτιώνει την απόδοση της μπαταρίας σε υψηλή και χαμηλή θερμοκρασία και παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Ως αγώγιμος παράγοντας, τα CNT μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με διάφορα υλικά θετικών ηλεκτροδίων για τη βελτίωση της χωρητικότητας, του ρυθμού και της απόδοσης κύκλου υλικού/μπαταρίας.Τα υλικά θετικών ηλεκτροδίων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν περιλαμβάνουν: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, θετικό ηλεκτρόδιο πολυμερούς, Li3V2(PO4)3, οξείδιο μαγγανίου και τα παρόμοια.

Σε σύγκριση με άλλους κοινούς αγώγιμους παράγοντες, οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν πολλά πλεονεκτήματα ως θετικοί και αρνητικοί αγώγιμοι παράγοντες για μπαταρίες ιόντων λιθίου.Οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα.Επιπλέον, τα CNT έχουν μεγάλη αναλογία όψεων και μικρότερη ποσότητα προσθήκης μπορεί να επιτύχει ένα όριο διήθησης παρόμοιο με άλλα πρόσθετα (διατηρώντας την απόσταση των ηλεκτρονίων στην ένωση ή τοπική μετανάστευση).Δεδομένου ότι οι νανοσωλήνες άνθρακα μπορούν να σχηματίσουν ένα εξαιρετικά αποδοτικό δίκτυο μεταφοράς ηλεκτρονίων, μια τιμή αγωγιμότητας παρόμοια με αυτή ενός πρόσθετου σφαιρικών σωματιδίων μπορεί να επιτευχθεί μόνο με 0,2 wt% SWCNTs.

(5)Γραφένιοείναι ένας νέος τύπος δισδιάστατου εύκαμπτου επίπεδου υλικού άνθρακα με εξαιρετική ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα.Η δομή επιτρέπει στο στρώμα φύλλου γραφενίου να προσκολλάται στα σωματίδια ενεργού υλικού και παρέχει μεγάλο αριθμό αγώγιμων θέσεων επαφής για τα σωματίδια ενεργού υλικού του θετικού και του αρνητικού ηλεκτροδίου, έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια να μπορούν να μεταφερθούν σε έναν δισδιάστατο χώρο για να σχηματίσουν ένα αγώγιμο δίκτυο μεγάλης περιοχής.Ως εκ τούτου, θεωρείται ως ο ιδανικός αγώγιμος παράγοντας αυτή τη στιγμή.

Η αιθάλη και το ενεργό υλικό βρίσκονται σε σημείο επαφής και μπορούν να διεισδύσουν στα σωματίδια του ενεργού υλικού για να αυξήσουν πλήρως την αναλογία χρήσης των ενεργών υλικών.Οι νανοσωλήνες άνθρακα βρίσκονται σε επαφή σημείου και μπορούν να διασπαστούν μεταξύ των ενεργών υλικών για να σχηματίσουν μια δομή δικτύου, η οποία όχι μόνο αυξάνει την αγωγιμότητα, αλλά ταυτόχρονα, μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως μερικός συνδετικός παράγοντας και ως τρόπος επαφής του γραφενίου είναι επαφή σημείο με πρόσωπο, η οποία μπορεί να συνδέσει την επιφάνεια του ενεργού υλικού για να σχηματίσει ένα αγώγιμο δίκτυο μεγάλης περιοχής ως κύριο σώμα, αλλά είναι δύσκολο να καλύψει πλήρως το ενεργό υλικό.Ακόμα κι αν η ποσότητα του γραφενίου που προστίθεται αυξάνεται συνεχώς, είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθεί πλήρως το ενεργό υλικό και να διαχέονται ιόντα λιθίου και να επιδεινώνεται η απόδοση του ηλεκτροδίου.Επομένως, αυτά τα τρία υλικά έχουν μια καλή συμπληρωματική τάση.Η ανάμειξη αιθάλης ή νανοσωλήνων άνθρακα με γραφένιο για την κατασκευή ενός πληρέστερου αγώγιμου δικτύου μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω τη συνολική απόδοση του ηλεκτροδίου.

Επιπλέον, από την άποψη του γραφενίου, η απόδοση του γραφενίου ποικίλλει από διαφορετικές μεθόδους προετοιμασίας, στον βαθμό μείωσης, το μέγεθος του φύλλου και την αναλογία αιθάλης, τη διασπορά και το πάχος του ηλεκτροδίου όλα επηρεάζουν τη φύση των αγώγιμων παραγόντων σε μεγάλο βαθμό.Μεταξύ αυτών, δεδομένου ότι η λειτουργία του αγώγιμου παράγοντα είναι να κατασκευάσει ένα αγώγιμο δίκτυο για τη μεταφορά ηλεκτρονίων, εάν ο ίδιος ο αγώγιμος παράγοντας δεν είναι καλά διασκορπισμένος, είναι δύσκολο να κατασκευαστεί ένα αποτελεσματικό αγώγιμο δίκτυο.Σε σύγκριση με τον παραδοσιακό αγώγιμο παράγοντα μαύρου άνθρακα, το γραφένιο έχει εξαιρετικά υψηλή ειδική επιφάνεια και το φαινόμενο συζυγούς π-π καθιστά ευκολότερη τη συσσωμάτωση σε πρακτικές εφαρμογές.Επομένως, το πώς να φτιάξετε το γραφένιο να σχηματίζει ένα καλό σύστημα διασποράς και να χρησιμοποιήσετε πλήρως την εξαιρετική του απόδοση είναι ένα βασικό πρόβλημα που πρέπει να λυθεί στην ευρεία εφαρμογή του γραφενίου.