Dans le système de batterie lithium-ion commercial actuel, le facteur limitant est principalement la conductivité électrique.En particulier, la conductivité insuffisante du matériau d'électrode positive 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 garantir que le matériau actif est pleinement utilisé.Par conséquent, l'agent conducteur est également un matériau indispensable dans la batterie lithium-ion par rapport au matériau actif.

Les performances d'un agent conducteur dépendent en grande partie de la structure des matériaux et de la manière dont il est en contact avec la matière active.Les agents conducteurs de batterie lithium-ion couramment utilisés ont les caractéristiques suivantes :

(1) Noir de carbone : La structure du noir de carbone est exprimée par le degré d'agrégation des particules de noir de carbone en une chaîne ou en forme de raisin.Les particules fines, la chaîne de réseau dense, 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 se caractérise par une granulométrie proche de celle des matières actives positives et négatives, 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 : Le Super P-Li se caractérise par une petite granulométrie, similaire au noir de carbone conducteur, mais une surface spécifique modérée, notamment sous forme de branches dans la batterie, ce qui est très avantageux pour former un réseau conducteur.L'inconvénient est qu'il est difficile à disperser.

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

En tant qu'agent conducteur, les NTC peuvent être utilisés en combinaison avec divers matériaux d'électrode positive pour améliorer la capacité, la vitesse et les performances de cycle du matériau/batterie.Les matériaux d'électrode positive qui peuvent être utilisés comprennent : LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, électrode positive polymère, Li3V2(PO4)3, oxyde de manganèse, etc.

Par rapport à d'autres agents conducteurs courants, les nanotubes de carbone présentent de nombreux avantages en tant qu'agents conducteurs positifs et négatifs pour les batteries lithium-ion.Les nanotubes de carbone ont une conductivité électrique élevée.De plus, les CNT ont un grand rapport d'aspect, et une quantité d'ajout plus faible peut atteindre un seuil de percolation similaire à d'autres additifs (maintien de la distance des électrons dans le composé ou 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 à particules sphériques peut être obtenue avec seulement 0,2 % en poids de SWCNT.

(5)graphèneest un nouveau type de matériau en 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 conducteurs pour les particules de matériau actif d'électrode positive et négative, de sorte que les électrons puissent être conduits dans un espace bidimensionnel pour former un réseau conducteur de grande surface.Ainsi, il est considéré comme l'agent conducteur idéal actuellement.

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 taux d'utilisation des matériaux actifs.Les nanotubes de carbone sont en contact ponctuel et peuvent être intercalés 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, qui peut connecter la surface du matériau actif pour former un réseau conducteur de grande surface en tant que corps principal, mais il est difficile de recouvrir complètement le matériau actif.Même si la quantité de graphène ajoutée est continuellement augmentée, il est difficile d'utiliser complètement le matériau actif, de diffuser les ions Li et de détériorer les performances de l'électrode.Par conséquent, ces trois matériaux ont une bonne tendance complémentaire.Mélanger du 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 selon les différentes méthodes de préparation, dans le degré de réduction, la taille de la feuille et le rapport de noir de carbone, la dispersibilité et l'épaisseur de l'électrode affectent tous les natures d'agents conducteurs grandement.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.Comparé à l'agent conducteur de noir de carbone traditionnel, le graphène a une surface spécifique ultra-élevée et l'effet conjugué π-π facilite l'agglomération dans les applications pratiques.Par conséquent, comment faire du graphène un bon système de dispersion et tirer pleinement parti de ses excellentes performances est un problème clé qui doit être résolu dans l'application généralisée du graphène.