در سیستم باتری لیتیوم یون فعلی ، عامل محدود کننده عمدتاً هدایت الکتریکی است. به طور خاص ، هدایت کافی از مواد الکترود مثبت به طور مستقیم فعالیت واکنش الکتروشیمیایی را محدود می کند. لازم است یک عامل رسانا مناسب برای تقویت هدایت مواد و ساخت شبکه رسانا برای تهیه یک کانال سریع برای حمل و نقل الکترونی اضافه شود و اطمینان حاصل کند که از مواد فعال به طور کامل استفاده می شود. بنابراین ، ماده رسانا نیز یک ماده ضروری در باتری لیتیوم یون نسبت به ماده فعال است.

عملکرد یک عامل رسانا تا حد زیادی به ساختار مواد و رفتارهایی که در آن در تماس با مواد فعال است بستگی دارد. عوامل رسانا باتری لیتیوم یون معمولاً دارای ویژگی های زیر هستند:

(1) کربن سیاه: ساختار کربن سیاه با میزان تجمع ذرات سیاه کربن به یک زنجیره یا شکل انگور بیان می شود. ذرات ریز ، زنجیره شبکه متراکم بسته بندی شده ، سطح بزرگ خاص و جرم واحد که برای تشکیل یک ساختار رسانا زنجیره ای در الکترود مفید هستند. به عنوان نماینده عوامل رسانا سنتی ، کربن سیاه در حال حاضر پرکاربردترین عامل رسانا است. نقطه ضعف این است که قیمت زیاد است و پراکندگی آن دشوار است.

(2)گرافیت: گرافیت رسانا با اندازه ذرات نزدیک به مواد فعال مثبت و منفی ، یک سطح سطح خاص متوسط ​​و هدایت الکتریکی خوب مشخص می شود. این به عنوان گره ای از شبکه رسانا در باتری عمل می کند و در الکترود منفی نه تنها می تواند هدایت بلکه ظرفیت را نیز بهبود بخشد.

(3) P-LI: Super P-LI با اندازه ذرات کوچک ، شبیه به کربن کربن رسانا ، اما سطح خاص خاص و متوسط ​​، به ویژه در قالب شاخه های باتری ، مشخص می شود که برای تشکیل یک شبکه رسانا بسیار سودمند است. نقطه ضعف این است که پراکندگی دشوار است.

(4)نانولوله های کربن (CNTS): CNT ها عوامل رسانا هستند که در سالهای اخیر ظهور کرده اند. آنها به طور کلی قطر حدود 5 نانومتر و طول 10-20um دارند. آنها نه تنها می توانند به عنوان "سیم" در شبکه های رسانا عمل کنند ، بلکه دارای اثر لایه ای الکترود مضاعف نیز هستند تا به ویژگی های با سرعت بالا ابررسانه ها بازی کنند. هدایت حرارتی خوب آن همچنین برای اتلاف گرما در حین بار باتری و تخلیه ، کاهش قطبش باتری ، بهبود عملکرد باتری بالا و پایین دمای پایین و افزایش عمر باتری نیز کمک می کند.

به عنوان یک عامل رسانا ، CNT ها می توانند در ترکیب با مواد مختلف الکترود مثبت برای بهبود ظرفیت ، سرعت و عملکرد چرخه مواد/باتری استفاده شوند. مواد الکترود مثبت که می توانند مورد استفاده قرار گیرند عبارتند از: Licoo2 ، Limn2O4 ، LifePO4 ، الکترود مثبت پلیمر ، LI3V2 (PO4) 3 ، اکسید منگنز و موارد مشابه.

در مقایسه با سایر عوامل رسانا متداول ، نانولوله های کربن به عنوان عوامل رسانا مثبت و منفی برای باتری های یونی لیتیوم از مزایای بسیاری برخوردار هستند. نانولوله های کربن دارای هدایت الکتریکی بالایی هستند. علاوه بر این ، CNT ها نسبت ابعاد زیادی دارند و مقدار اضافی پایین تر می تواند به آستانه نفوذ مشابه سایر مواد افزودنی (حفظ فاصله الکترون ها در ترکیب یا مهاجرت محلی) برسد. از آنجا که نانولوله های کربن می توانند یک شبکه حمل و نقل الکترونی بسیار کارآمد را تشکیل دهند ، یک مقدار رسانایی شبیه به یک افزودنی ذرات کروی می تواند با تنها 0.2 درصد وزنی از SWCNT ها حاصل شود.

(5)گرافننوع جدیدی از مواد کربن مسطح انعطاف پذیر دو بعدی با هدایت الکتریکی و حرارتی عالی است. این ساختار به لایه ورق گرافن اجازه می دهد تا ذرات ماده فعال را رعایت کند و تعداد زیادی از سایت های تماس رسانا را برای ذرات ماده فعال الکترود مثبت و منفی فراهم کند ، به طوری که الکترون ها را می توان در یک فضای دو بعدی انجام داد تا یک شبکه رسانا در منطقه بزرگ تشکیل شود. بنابراین در حال حاضر به عنوان عامل رسانا ایده آل در نظر گرفته می شود.

کربن سیاه و ماده فعال در تماس با نقطه قرار دارند و می توانند به ذرات ماده فعال نفوذ کنند تا به طور کامل نسبت استفاده از مواد فعال را افزایش دهند. نانولوله های کربن در تماس با خط قرار دارند و می توان بین مواد فعال ایجاد کرد تا یک ساختار شبکه ایجاد شود ، که نه تنها باعث افزایش هدایت می شود ، در همان زمان ، می تواند به عنوان یک عامل پیوند جزئی نیز عمل کند ، و حالت تماس گرافن ، تماس با نقطه به چهره است که می تواند سطح ماده فعال را برای تشکیل یک شبکه رسانا از فضای بزرگ به عنوان یک بدن اصلی که به طور کامل از آن استفاده می کند ، به هم متصل کند ، بلکه به طور کامل از آن استفاده می کند. حتی اگر مقدار گرافن اضافه شده به طور مداوم افزایش یابد ، استفاده کامل از مواد فعال و انتشار یونهای لی و بدتر شدن عملکرد الکترود دشوار است. بنابراین ، این سه ماده روند مکمل خوبی دارند. مخلوط کردن نانولوله های کربن سیاه یا کربن با گرافن برای ایجاد یک شبکه رسانا کامل تر می تواند عملکرد کلی الکترود را بهبود بخشد.

علاوه بر این ، از منظر گرافن ، عملکرد گرافن از روشهای مختلف آماده سازی متفاوت است ، در میزان کاهش ، اندازه ورق و نسبت کربن سیاه ، پراکندگی و ضخامت الکترود همه بر طبیعت عوامل رسانا تأثیر زیادی می گذارد. در میان آنها ، از آنجا که عملکرد عامل رسانا ساخت یک شبکه رسانا برای حمل و نقل الکترونی است ، اگر خود عامل رسانا به خوبی پراکنده نباشد ، ساخت یک شبکه رسانا مؤثر دشوار است. در مقایسه با عامل رسانا سیاه کربن سنتی ، گرافن دارای یک سطح خاص فوق العاده بالا است و اثر کونژوگه π-π باعث می شود که در کاربردهای عملی جمع آوری آسانتر شود. بنابراین ، چگونگی شکل گیری گرافن به یک سیستم پراکندگی خوب و استفاده کامل از عملکرد عالی آن ، یک مشکل اساسی است که باید در کاربرد گسترده گرافن حل شود.