Nell'attuale sistema di batterie agli ioni di litio commerciale, il fattore limitante è principalmente la conducibilità elettrica. In particolare, l'insufficiente conduttività del materiale dell'elettrodo positivo limita direttamente l'attività della reazione elettrochimica. È necessario aggiungere un agente conduttivo adeguato per migliorare la conduttività del materiale e costruire la rete conduttiva per fornire un canale rapido per il trasporto di elettroni e garantisce che il materiale attivo sia completamente utilizzato. Pertanto, l'agente conduttivo è anche un materiale indispensabile nella batteria a ioni di litio rispetto al materiale attivo.

Le prestazioni di un agente conduttivo dipendono in larga misura dalla struttura dei materiali e dalle maniere in cui è in contatto con il materiale attivo. Gli agenti conduttivi conduttive a batteria a ioni di litio comunemente usati hanno le seguenti caratteristiche:

(1) Black di carbonio: la struttura del nero di carbonio è espressa dal grado di aggregazione delle particelle di nero di carbonio in una catena o in una forma di uva. Le particelle fini, la catena di rete densamente imballata, la grande superficie specifica e la massa unitaria, che sono utili per formare una struttura conduttiva a catena nell'elettrodo. Come rappresentante di agenti conduttivi tradizionali, il nero di carbonio è attualmente l'agente conduttivo più utilizzato. Lo svantaggio è che il prezzo è elevato ed è difficile da disperdere.

(2)Grafite: La grafite conduttiva è caratterizzata da una dimensione delle particelle vicina a quella dei materiali attivi positivi e negativi, una superficie specifica moderata e una buona conducibilità elettrica. Agisce come un nodo della rete conduttiva nella batteria e nell'elettrodo negativo può non solo migliorare la conducibilità, ma anche la capacità.

(3) P-LI: Super P-LI è caratterizzato da piccole dimensioni delle particelle, simile al nero conduttivo di carbonio, ma a una superficie specifica moderata, in particolare sotto forma di rami nella batteria, che è molto vantaggioso per formare una rete conduttiva. Lo svantaggio è che è difficile da disperdere.

(4)Nanotubi di carbonio (CNT): I CNT sono agenti conduttivi emersi negli ultimi anni. Generalmente hanno un diametro di circa 5 nm e una lunghezza di 10-20um. Possono non solo fungere da "fili" nelle reti conduttive, ma hanno anche un doppio effetto strato di elettrodi per dare il gioco alle caratteristiche ad alto tasso dei supercondensatori. La sua buona conduttività termica è anche favorevole alla dissipazione del calore durante la carica della batteria e la scarica, riduce la polarizzazione della batteria, migliora le prestazioni ad alte e basse temperature della batteria ed estendono la durata della batteria.

Come agente conduttivo, i CNT possono essere utilizzati in combinazione con vari materiali per elettrodi positivi per migliorare la capacità, la velocità e le prestazioni del ciclo del materiale/batteria. I materiali per elettrodi positivi che possono essere utilizzati includono: LICOO2, LIMN2O4, LifePO4, Elettrodo positivo polimerico, Li3v2 (PO4) 3, ossido di manganese e simili.

Rispetto ad altri agenti conduttivi comuni, i nanotubi di carbonio hanno molti vantaggi come agenti conduttivi positivi e negativi per le batterie a ioni di litio. I nanotubi di carbonio hanno un'alta conduttività elettrica. Inoltre, i CNT hanno un elemento elevato e una quantità di aggiunta inferiore può raggiungere una soglia di percolazione simile ad altri additivi (mantenendo la distanza degli elettroni nel composto o nella migrazione locale). Poiché i nanotubi di carbonio possono formare una rete di trasporto di elettroni altamente efficiente, è possibile ottenere un valore di conducibilità simile a quello di un additivo di particelle sferico con solo lo 0,2% in peso di SWCNT.

(5)Grafeneè un nuovo tipo di materiale a carbonio planare flessibile bidimensionale con eccellente conducibilità elettrica e termica. La struttura consente allo strato di foglio di grafene di aderire alle particelle di materiale attivo e fornire un gran numero di siti di contatto conduttivi per le particelle di materiale attivo di elettrodo positivo e negativo, in modo che gli elettroni possano essere condotti in uno spazio bidimensionale per formare una rete conduttiva di grande area. Quindi è considerato l'agente conduttivo ideale attualmente.

Il nero di carbonio e il materiale attivo sono in contatto e possono penetrare nelle particelle del materiale attivo per aumentare completamente il rapporto di utilizzo dei materiali attivi. I nanotubi di carbonio sono in contatto con la linea di punta e possono essere intervallati tra i materiali attivi per formare una struttura di rete, che non solo aumenta la conducibilità, allo stesso tempo, può anche agire come agente di legame parziale e la modalità di contatto del grafene è un contatto point-to-face, che può collegare la superficie del materiale attivo per formare una rete conduttiva di grandi dimensioni, ma è difficile coprire il materiale attivo. Anche se la quantità di grafene aggiunta è continuamente aumentata, è difficile utilizzare completamente il materiale attivo e diffondere ioni e deteriorare le prestazioni degli elettrodi. Pertanto, questi tre materiali hanno una buona tendenza complementare. La miscelazione di nanotubi di nero o carbonio con grafene per costruire una rete conduttiva più completa può migliorare ulteriormente le prestazioni complessive dell'elettrodo.

Inoltre, dal punto di vista del grafene, le prestazioni del grafene variano da diversi metodi di preparazione, nel grado di riduzione, nelle dimensioni del foglio e nel rapporto di nero di carbonio, la dispersibilità e lo spessore dell'elettrodo influenzano notevolmente le nature degli agenti conduttivi. Tra questi, poiché la funzione dell'agente conduttivo è quella di costruire una rete conduttiva per il trasporto di elettroni, se l'agente conduttivo stesso non è ben disperso, è difficile costruire una rete conduttiva efficace. Rispetto al tradizionale agente conduttivo di Black Carbon, il grafene ha una superficie specifica ultra-alta e l'effetto coniugato π-π rende più facile l'agglomerato in applicazioni pratiche. Pertanto, come rendere la forma di grafene un buon sistema di dispersione e sfruttare appieno le sue eccellenti prestazioni è un problema chiave che deve essere risolto nell'applicazione diffusa del grafene.