Dalam sistem baterai lithium-ion komersial saat ini, faktor pembatas utamanya adalah konduktivitas listrik.Secara khusus, konduktivitas bahan elektroda positif yang tidak mencukupi secara langsung membatasi aktivitas reaksi elektrokimia.Penting untuk menambahkan zat konduktif yang sesuai untuk meningkatkan konduktivitas material dan membangun jaringan konduktif untuk menyediakan saluran cepat untuk transpor elektron dan memastikan bahwa material aktif digunakan sepenuhnya.Oleh karena itu, bahan konduktif juga merupakan bahan yang sangat diperlukan dalam baterai lithium ion relatif terhadap bahan aktif.

Kinerja zat konduktif sangat bergantung pada struktur bahan dan cara kontaknya dengan bahan aktif.Agen konduktif baterai lithium ion yang umum digunakan memiliki karakteristik sebagai berikut:

(1) Karbon hitam: Struktur karbon hitam dinyatakan dengan tingkat agregasi partikel karbon hitam menjadi rantai atau bentuk anggur.Partikel halus, rantai jaringan yang padat, luas permukaan spesifik yang besar, dan massa satuan, yang bermanfaat untuk membentuk struktur konduktif rantai di elektroda.Sebagai perwakilan dari agen konduktif tradisional, karbon hitam saat ini merupakan agen konduktif yang paling banyak digunakan.Kerugiannya adalah harganya yang tinggi dan sulit untuk dibubarkan.

(2)Grafit: Grafit konduktif dicirikan oleh ukuran partikel yang mendekati ukuran bahan aktif positif dan negatif, luas permukaan spesifik sedang, dan konduktivitas listrik yang baik.Ini bertindak sebagai simpul jaringan konduktif di baterai, dan di elektroda negatif, tidak hanya dapat meningkatkan konduktivitas, tetapi juga kapasitas.

(3) P-Li: Super P-Li ditandai dengan ukuran partikel kecil, mirip dengan karbon hitam konduktif, tetapi luas permukaan spesifik sedang, terutama dalam bentuk cabang di baterai, yang sangat menguntungkan untuk membentuk jaringan konduktif.Kerugiannya adalah sulit untuk dibubarkan.

(4)Tabung nano karbon (CNT): CNT adalah agen konduktif yang muncul dalam beberapa tahun terakhir.Mereka umumnya memiliki diameter sekitar 5nm dan panjang 10-20um.Mereka tidak hanya dapat bertindak sebagai "kabel" dalam jaringan konduktif, tetapi juga memiliki efek lapisan elektroda ganda untuk memainkan karakteristik superkapasitor tingkat tinggi.Konduktivitas termalnya yang baik juga kondusif untuk pembuangan panas selama pengisian dan pengosongan baterai, mengurangi polarisasi baterai, meningkatkan kinerja suhu tinggi dan rendah baterai, dan memperpanjang masa pakai baterai.

Sebagai agen konduktif, CNT dapat digunakan dalam kombinasi dengan berbagai material elektroda positif untuk meningkatkan kapasitas, laju, dan kinerja siklus material/baterai.Bahan elektroda positif yang dapat digunakan antara lain: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, elektroda positif polimer, Li3V2(PO4)3, oksida mangan, dan sejenisnya.

Dibandingkan dengan agen konduktif umum lainnya, tabung nano karbon memiliki banyak keuntungan sebagai agen konduktif positif dan negatif untuk baterai lithium ion.Tabung nano karbon memiliki konduktivitas listrik yang tinggi.Selain itu, CNT memiliki rasio aspek yang besar, dan jumlah penambahan yang lebih rendah dapat mencapai ambang perkolasi yang mirip dengan aditif lainnya (mempertahankan jarak elektron dalam senyawa atau migrasi lokal).Karena karbon nanotube dapat membentuk jaringan transpor elektron yang sangat efisien, nilai konduktivitas yang serupa dengan aditif partikel sferis dapat dicapai dengan hanya 0,2% berat SWCNT.

(5)Grafenaadalah jenis baru bahan karbon planar fleksibel dua dimensi dengan konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik.Strukturnya memungkinkan lapisan lembaran graphene untuk menempel pada partikel bahan aktif, dan menyediakan sejumlah besar situs kontak konduktif untuk partikel bahan aktif elektroda positif dan negatif, sehingga elektron dapat dilakukan dalam ruang dua dimensi untuk membentuk a jaringan konduktif area besar.Oleh karena itu dianggap sebagai agen konduktif yang ideal saat ini.

Karbon hitam dan bahan aktif berada dalam titik kontak, dan dapat menembus ke dalam partikel bahan aktif untuk sepenuhnya meningkatkan rasio penggunaan bahan aktif.Nanotube karbon berada dalam kontak garis titik, dan dapat diselingi antara bahan aktif untuk membentuk struktur jaringan, yang tidak hanya meningkatkan konduktivitas, Pada saat yang sama, ia juga dapat bertindak sebagai agen pengikat parsial, dan mode kontak graphene adalah kontak titik-ke-muka, yang dapat menghubungkan permukaan bahan aktif untuk membentuk jaringan konduktif area luas sebagai badan utama, tetapi sulit untuk sepenuhnya menutupi bahan aktif.Bahkan jika jumlah graphene yang ditambahkan terus meningkat, sulit untuk sepenuhnya memanfaatkan bahan aktif, dan menyebarkan ion Li serta memperburuk kinerja elektroda.Oleh karena itu, ketiga bahan ini memiliki tren komplementer yang baik.Mencampur karbon hitam atau karbon nanotube dengan graphene untuk membangun jaringan konduktif yang lebih lengkap dapat lebih meningkatkan kinerja elektroda secara keseluruhan.

Selain itu, dari perspektif graphene, kinerja graphene bervariasi dari metode preparasi yang berbeda, dalam tingkat reduksi, ukuran lembaran dan rasio karbon hitam, dispersibilitas, dan ketebalan elektroda semuanya mempengaruhi sifat. agen konduktif sangat.Diantaranya, karena fungsi zat konduktif adalah untuk membangun jaringan konduktif untuk transpor elektron, jika zat konduktif itu sendiri tidak terdispersi dengan baik, sulit untuk membangun jaringan konduktif yang efektif.Dibandingkan dengan agen konduktif karbon hitam tradisional, graphene memiliki luas permukaan spesifik yang sangat tinggi, dan efek konjugat π-π membuatnya lebih mudah menggumpal dalam aplikasi praktis.Oleh karena itu, bagaimana membuat graphene membentuk sistem dispersi yang baik dan memanfaatkan sepenuhnya kinerjanya yang luar biasa merupakan masalah utama yang perlu dipecahkan dalam penerapan graphene secara luas.