No actual sistema comercial de baterías de iones de litio, o factor limitante é principalmente a condutividade eléctrica.En particular, a condutividade insuficiente do material do electrodo positivo limita directamente a actividade da reacción electroquímica.É necesario engadir un axente condutor adecuado para mellorar a condutividade do material e construír a rede condutora para proporcionar unha canle rápida para o transporte de electróns e garantir que o material activo se utilice plenamente.Polo tanto, o axente condutor tamén é un material indispensable na batería de iones de litio en relación ao material activo.

O rendemento dun axente condutor depende en gran medida da estrutura dos materiais e das formas en que está en contacto co material activo.Os axentes condutores de baterías de iones de litio de uso común teñen as seguintes características:

(1) Negro de carbono: a estrutura do negro de carbono exprésase polo grao de agregación das partículas de negro de carbono nunha cadea ou forma de uva.As partículas finas, a cadea de rede densamente embalada, a gran superficie específica e a unidade de masa, que son beneficiosas para formar unha estrutura condutora da cadea no electrodo.Como representante dos axentes condutores tradicionais, o negro de carbón é actualmente o axente condutor máis utilizado.A desvantaxe é que o prezo é alto e é difícil de dispersar.

(2)Grafito: O grafito condutor caracterízase por un tamaño de partícula próximo ao dos materiais activos positivos e negativos, unha superficie específica moderada e unha boa condutividade eléctrica.Actúa como un nodo da rede condutora na batería e, no electrodo negativo, non só pode mellorar a condutividade, senón tamén a capacidade.

(3) P-Li: Super P-Li caracterízase por un tamaño de partícula pequeno, similar ao negro de carbón condutor, pero unha superficie específica moderada, especialmente en forma de ramas na batería, o que é moi vantaxoso para formar unha rede condutora.A desvantaxe é que é difícil de dispersar.

(4)Nanotubos de carbono (CNT): Os CNT son axentes condutores que xurdiron nos últimos anos.Xeralmente teñen un diámetro duns 5 nm e unha lonxitude de 10-20 um.Non só poden actuar como "fíos" en redes condutoras, senón que tamén teñen un efecto de capa de dobre electrodo para darlle xogo ás características de alta velocidade dos supercondensadores.A súa boa condutividade térmica tamén favorece a disipación da calor durante a carga e descarga da batería, reduce a polarización da batería, mellora o rendemento da batería a altas e baixas temperaturas e prolonga a vida útil da batería.

Como axente condutor, os CNT pódense usar en combinación con varios materiais de electrodos positivos para mellorar a capacidade, velocidade e rendemento do ciclo do material/batería.Os materiais de electrodo positivo que se poden usar inclúen: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, electrodo positivo de polímero, Li3V2(PO4)3, óxido de manganeso e similares.

En comparación con outros axentes condutores comúns, os nanotubos de carbono teñen moitas vantaxes como axentes condutores positivos e negativos para baterías de ión de litio.Os nanotubos de carbono teñen unha alta condutividade eléctrica.Ademais, os CNT teñen unha relación de aspecto grande, e unha menor cantidade de adición pode acadar un limiar de percolación similar a outros aditivos (mantendo a distancia dos electróns no composto ou a migración local).Dado que os nanotubos de carbono poden formar unha rede de transporte de electróns altamente eficiente, pódese conseguir un valor de condutividade similar ao dun aditivo de partículas esféricas con só un 0,2% en peso de SWCNT.

(5)Grafenoé un novo tipo de material de carbono plano flexible bidimensional cunha excelente condutividade eléctrica e térmica.A estrutura permite que a capa de folla de grafeno se adhira ás partículas de material activo e proporcione un gran número de sitios de contacto condutores para as partículas de material activo dos electrodos positivos e negativos, de xeito que os electróns poden ser conducidos nun espazo bidimensional para formar un rede condutora de gran área.Polo tanto, actualmente considérase o axente condutor ideal.

O negro de carbón e o material activo están en contacto puntual e poden penetrar nas partículas do material activo para aumentar completamente a relación de utilización dos materiais activos.Os nanotubos de carbono están en contacto de liña puntual e pódense intercalar entre os materiais activos para formar unha estrutura de rede, que non só aumenta a condutividade, ao mesmo tempo, tamén pode actuar como un axente de unión parcial e o modo de contacto do grafeno. é un contacto punto a cara, que pode conectar a superficie do material activo para formar unha rede condutora de gran área como corpo principal, pero é difícil cubrir completamente o material activo.Aínda que se aumente continuamente a cantidade de grafeno engadido, é difícil utilizar completamente o material activo e difundir ións Litio e deteriorar o rendemento do electrodo.Polo tanto, estes tres materiais teñen unha boa tendencia complementaria.Mesturar negro de carbón ou nanotubos de carbono con grafeno para construír unha rede condutora máis completa pode mellorar aínda máis o rendemento xeral do electrodo.

Ademais, desde a perspectiva do grafeno, o rendemento do grafeno varía de diferentes métodos de preparación, o grao de redución, o tamaño da folla e a proporción de negro de carbón, a dispersibilidade e o grosor do electrodo afectan á natureza. de axentes condutores en gran medida.Entre eles, dado que a función do axente condutor é construír unha rede condutora para o transporte de electróns, se o propio axente condutor non está ben disperso, é difícil construír unha rede condutora eficaz.En comparación co axente condutor de negro de carbón tradicional, o grafeno ten unha superficie específica ultra elevada e o efecto conxugado π-π facilita a súa aglomeración en aplicacións prácticas.Polo tanto, como facer que o grafeno forme un bo sistema de dispersión e aproveitar ao máximo o seu excelente rendemento é un problema clave que hai que resolver na aplicación xeneralizada do grafeno.