Dans le système commercial actuel de batterie lithium-ion, le facteur limitant est principalement la conductivité électrique. En particulier, la conductivité insuffisante du matériau d'électrode positif limite directement l'activité de la réaction électrochimique. Il est nécessaire d'ajouter un agent conducteur approprié pour améliorer la conductivité du matériau et construire le réseau conducteur pour fournir un canal rapide pour le transport d'électrons et garantit que le matériau actif est entièrement utilisé. Par conséquent, l'agent conducteur est également un matériau indispensable dans la batterie du lithium ion par rapport au matériau actif.

Les performances d'un agent conducteur dépendent dans une large mesure de la structure des matériaux et des manières dans lesquelles il est en contact avec le matériau actif. Les agents conducteurs de batterie au lithium couramment utilisés ont les caractéristiques suivantes:

(1) Noir du carbone: La structure du noir de carbone est exprimée par le degré d'agrégation des particules de noir de carbone en chaîne ou en forme de raisin. Les fines particules, la chaîne de réseau densément emballée, la grande surface spécifique et la masse unitaire, qui sont bénéfiques pour former une structure conductrice de chaîne dans l'électrode. En tant que représentant des agents conducteurs traditionnels, le noir de carbone est actuellement l'agent conducteur le plus utilisé. L'inconvénient est que le prix est élevé et qu'il est difficile de se disperser.

(2)Graphite: Le graphite conducteur est caractérisé par une taille de particules proches de celle des matériaux actifs positifs et négatifs, une surface spécifique modérée et une bonne conductivité électrique. Il agit comme un nœud du réseau conducteur dans la batterie et dans l'électrode négative, il peut non seulement améliorer la conductivité, mais aussi la capacité.

(3) P-LI: Super P-LI est caractérisé par une petite taille de particules, similaire au noir de carbone conducteur, mais une surface spécifique modérée, en particulier sous la forme de branches de la batterie, qui est très avantageuse pour former un réseau conducteur. L'inconvénient est qu'il est difficile de se disperser.

(4)Nanotubes de carbone (CNT): Les CNT sont des agents conducteurs qui ont émergé ces dernières années. Ils ont généralement un diamètre d'environ 5 nm et une longueur de 10-20um. Ils peuvent non seulement agir comme des «fils» dans les réseaux conducteurs, mais aussi avoir un effet de couche à double électrode pour jouer aux caractéristiques à haut débit des supercondensateurs. Sa bonne conductivité thermique est également propice à la dissipation thermique pendant la charge de la batterie et la décharge, réduit la polarisation de la batterie, améliore les performances de la batterie et à basse température et prolonge la durée de vie de la batterie.

En tant qu'agent conducteur, les CNT peuvent être utilisés en combinaison avec divers matériaux d'électrode positifs pour améliorer la capacité, le taux et les performances du cycle du matériau / batterie. Les matériaux d'électrode positifs qui peuvent être utilisés comprennent: LICOO2, LIMN2O4, LIFEPO4, Polymer Positive Electrode, Li3v2 (PO4) 3, oxyde de manganèse, etc.

Par rapport aux autres agents conducteurs communs, les nanotubes de carbone présentent de nombreux avantages en tant qu'agents conducteurs positifs et négatifs pour les batteries au lithium. Les nanotubes de carbone ont une conductivité électrique élevée. De plus, les NTC ont un rapport d'aspect important et une quantité d'addition plus faible peut atteindre un seuil de percolation similaire à d'autres additifs (en maintenant la distance des électrons dans le composé ou la migration locale). Étant donné que les nanotubes de carbone peuvent former un réseau de transport d'électrons très efficace, une valeur de conductivité similaire à celle d'un additif de particules sphériques peut être obtenue avec seulement 0,2% en poids de SWCNT.

(5)Graphèneest un nouveau type de matériau carbone planaire flexible bidimensionnel avec une excellente conductivité électrique et thermique. La structure permet à la couche de feuille de graphène d'adhérer aux particules de matériau actif et de fournir un grand nombre de sites de contact conducteur pour les particules de matériaux actifs positifs et négatifs, afin que les électrons puissent être effectués dans un espace bidimensionnel pour former un réseau conducteur de grande région. Ainsi, il est actuellement considéré comme l'agent conducteur idéal.

Le noir de carbone et le matériau actif sont en contact ponctuel et peuvent pénétrer dans les particules du matériau actif pour augmenter complètement le rapport d'utilisation des matériaux actifs. Les nanotubes de carbone sont en contact avec la ligne de points et peuvent être entrecoupés entre les matériaux actifs pour former une structure de réseau, ce qui augmente non seulement la conductivité, en même temps, il peut également agir comme un agent de liaison partiel, et le mode de contact du graphène est un contact point à face, mais il est difficile de couvrir complètement le matériau actif. Même si la quantité de graphène ajoutée est en permanence augmentée, il est difficile d'utiliser complètement le matériau actif, de diffuser les ions et de détériorer les performances de l'électrode. Par conséquent, ces trois matériaux ont une bonne tendance complémentaire. Mélanger le noir de carbone ou des nanotubes de carbone avec du graphène pour construire un réseau conducteur plus complet peut encore améliorer les performances globales de l'électrode.

De plus, du point de vue du graphène, les performances du graphène varient de différentes méthodes de préparation, dans le degré de réduction, la taille de la feuille et le rapport du noir de carbone, la dispersibilité et l'épaisseur de l'électrode affectent grandement les natures des agents conductrices. Parmi eux, puisque la fonction de l'agent conducteur est de construire un réseau conducteur pour le transport d'électrons, si l'agent conducteur lui-même n'est pas bien dispersé, il est difficile de construire un réseau conducteur efficace. Par rapport à l'agent conducteur du carbone traditionnel, le graphène a une surface ultra-élevée spécifique et l'effet conjugué π-π facilite l'agglomérat dans les applications pratiques. Par conséquent, comment faire du graphène un bon système de dispersion et utiliser pleinement ses excellentes performances est un problème clé qui doit être résolu dans l'application répandue du graphène.