현재의 상용 리튬 이온 배터리 시스템에서 제한 요인은 주로 전기 전도도입니다. 특히, 양성 전극 재료의 불충분 한 전도도는 전기 화학 반응의 활성을 직접 제한한다. 재료의 전도성을 향상시키고 전도성 네트워크를 구성하여 전자 수송을위한 빠른 채널을 제공하고 활성 재료가 완전히 활용되도록하기 위해 적절한 전도제를 추가해야합니다. 따라서, 전도제는 또한 활성 재료에 비해 리튬 이온 배터리에서 필수 물질이다.

전도제의 성능은 재료의 구조와 그것이 활성 재료와 접촉하는 방식에 크게 의존합니다. 일반적으로 사용되는 리튬 이온 배터리 전도제 에이전트는 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다.

(1) 탄소 검은 색 : 탄소 검은 색의 구조는 카본 블랙 입자의 체인 또는 포도 형태로의 응집 정도에 의해 표현된다. 미세 입자, 조밀하게 포장 된 네트워크 체인, 넓은 특이 적 표면적 및 단위 질량은 전극에서 체인 전도성 구조를 형성하는 데 유리합니다. 전통적인 전도제 제의 대표자로서 Carbon Black은 현재 가장 널리 사용되는 전도제입니다. 단점은 가격이 높고 분산하기가 어렵다는 것입니다.

(2)석묵: 전도성 흑연은 양성 및 음성 활성 물질의 입자 크기, 중간 정도의 특이 적 표면적 및 우수한 전기 전도성에 가까운 입자 크기를 특징으로한다. 배터리에서 전도성 네트워크의 노드 역할을하며 음극에서 전도도뿐만 아니라 용량을 향상시킬 수 있습니다.

(3) P-LI : Super P-LI는 전도성 탄소 검은 색과 유사하지만, 특히 배터리의 분지 형태로 전도성 네트워크를 형성하는 데 매우 유리한 작은 입자 크기가 특징입니다. 단점은 분산하기가 어렵다는 것입니다.

(4)탄소 나노 튜브 (CNT): CNT는 최근 몇 년 동안 등장한 전도제입니다. 그들은 일반적으로 직경이 약 5nm이고 길이는 10-20um입니다. 그들은 전도성 네트워크에서 "전선"역할을 할 수있을뿐만 아니라 슈퍼 커패시터의 고위급 특성에 플레이하기 위해 이중 전극 층 효과를 갖습니다. 우수한 열전도율은 배터리 충전 및 방전 중에 열 소산에 도움이되며 배터리 편광을 줄이며 배터리가 높고 온도 성능을 높이고 배터리 수명을 연장합니다.

전도제로서, CNT는 재료/배터리의 용량, 속도 및 사이클 성능을 향상시키기 위해 다양한 양의 전극 재료와 함께 사용될 수있다. 사용될 수있는 양의 전극 재료는 LICOO2, LIMN2O4, LIFEPO4, 중합체 양성 전극, LI3V2 (PO4) 3, 망간 산화물 등을 포함한다.

다른 일반적인 전도제와 비교하여, 탄소 나노 튜브는 리튬 이온 배터리에 대한 양성 및 음성 전도제로서 많은 장점이있다. 탄소 나노 튜브는 전기 전도도가 높습니다. 또한, CNT는 종횡비가 크고, 더 낮은 첨가물 양은 다른 첨가제와 유사한 여과 임계 값을 달성 할 수있다 (화합물 또는 국소 이동에서 전자의 거리를 유지). 탄소 나노 튜브는 매우 효율적인 전자 수송 네트워크를 형성 할 수 있기 때문에, SWCNT의 0.2 wt%만으로 구형 입자 첨가제와 유사한 전도도 값을 달성 할 수있다.

(5)그래 핀전기 및 열전도율이 우수한 새로운 유형의 2 차원 유연성 평면 탄소 재료입니다. 구조는 그래 핀 시트 층이 활성 물질 입자에 부착 할 수있게하고, 양성 및 음성 전극 활성 재료 입자에 대한 다수의 전도성 접촉 부위를 제공하여 전자를 2 차원 공간에서 수행하여 대규모 전도성 네트워크를 형성 할 수있게한다. 따라서 현재 이상적인 전도제로 간주됩니다.

탄소 검은 색과 활성 물질은 포인트 접촉에 있으며 활성 물질의 입자에 침투하여 활성 물질의 이용률을 완전히 증가시킬 수있다. 탄소 나노 튜브는 포인트 라인 접촉에 있으며, 활성 재료 사이에 산재 해져 네트워크 구조를 형성 할 수 있으며, 동시에 전도성을 증가시킬뿐만 아니라 부분 결합제로서 작용할 수 있으며, 그래 핀의 접촉 모드는 포인트-대면 접촉이며, 활성 재료의 표면을 대규모 전도성 네트워크를 연결하여 자체 물질을 완전히 덮을 수 없다. 첨가 된 그래 핀의 양이 지속적으로 증가하더라도 활성 물질을 완전히 이용하기가 어렵고 Li 이온을 확산시키고 전극 성능을 악화시킵니다. 따라서이 세 가지 재료는 좋은 보완 경향을 가지고 있습니다. 탄소 검은 색 또는 탄소 나노 튜브를 그래 핀과 혼합하여보다 완전한 전도성 네트워크를 구성하면 전극의 전반적인 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

또한, 그래 핀의 관점에서, 그래 핀의 성능은 상이한 제조 방법, 감소 정도, 시트의 크기 및 탄소 검은 색의 비율, 분산 성 및 전극의 두께는 전도제의 본성에 크게 영향을 미친다. 그 중에서도 전도제의 기능은 전자 수송을위한 전도성 네트워크를 구성하는 것이기 때문에 전도제 자체가 잘 분산되지 않으면 효과적인 전도성 네트워크를 구성하는 것은 어렵습니다. 전통적인 탄소 검은 색 전도제와 비교하여, 그래 핀은 매우 높은 특이 적 표면적을 가지며, π-π 컨쥬 게이트 효과는 실제 응용 분야에서 더 쉽게 응집 할 수있게한다. 따라서, 그래 핀을 우수한 분산 시스템으로 만들고 탁월한 성능을 최대한 활용하는 방법은 널리 사용되는 그래 핀의 적용에서 해결 해야하는 핵심 문제입니다.