In het huidige commerciële lithium-ion batterijsysteem is de beperkende factor vooral de elektrische geleidbaarheid.In het bijzonder beperkt de onvoldoende geleidbaarheid van het positieve elektrodemateriaal direct de activiteit van de elektrochemische reactie.Het is noodzakelijk om een ​​geschikt geleidend middel toe te voegen om de geleidbaarheid van het materiaal te verbeteren en het geleidende netwerk te construeren om een ​​snel kanaal voor elektronentransport te bieden en ervoor te zorgen dat het actieve materiaal volledig wordt benut.Daarom is het geleidende middel ook een onmisbaar materiaal in de lithium-ionbatterij ten opzichte van het actieve materiaal.

De prestatie van een geleidend middel hangt in grote mate af van de structuur van de materialen en de manieren waarop het in contact komt met het actieve materiaal.Veelgebruikte geleidende middelen voor lithium-ionbatterijen hebben de volgende kenmerken:

(1) Carbon black: De structuur van carbon black wordt uitgedrukt door de mate van aggregatie van carbon black deeltjes tot een ketting of een druifvorm.De fijne deeltjes, de dicht opeengepakte netwerkketen, het grote specifieke oppervlak en de eenheidsmassa, die gunstig zijn om een ​​kettinggeleidende structuur in de elektrode te vormen.Als vertegenwoordiger van traditionele geleidende stoffen is carbon black momenteel de meest gebruikte geleidende stof.Het nadeel is dat de prijs hoog is en moeilijk te verspreiden.

(2)Grafiet: Geleidend grafiet wordt gekenmerkt door een deeltjesgrootte die dicht bij die van de positieve en negatieve actieve materialen ligt, een matig specifiek oppervlak en een goede elektrische geleidbaarheid.Het fungeert als een knooppunt van het geleidende netwerk in de batterij en in de negatieve elektrode kan het niet alleen de geleidbaarheid verbeteren, maar ook de capaciteit.

(3) P-Li: Super P-Li wordt gekenmerkt door een kleine deeltjesgrootte, vergelijkbaar met geleidend carbon black, maar met een matig specifiek oppervlak, vooral in de vorm van vertakkingen in de batterij, wat zeer voordelig is voor het vormen van een geleidend netwerk.Het nadeel is dat het moeilijk te verspreiden is.

(4)Koolstof nanobuisjes (CNT's): CNT's zijn geleidende stoffen die de afgelopen jaren zijn opgekomen.Ze hebben over het algemeen een diameter van ongeveer 5nm en een lengte van 10-20um.Ze kunnen niet alleen fungeren als "draden" in geleidende netwerken, maar hebben ook een dubbel elektrodelaageffect om de hogesnelheidskarakteristieken van supercondensatoren te spelen.De goede thermische geleidbaarheid is ook bevorderlijk voor warmteafvoer tijdens het opladen en ontladen van de batterij, vermindert de polarisatie van de batterij, verbetert de prestaties van de batterij bij hoge en lage temperaturen en verlengt de levensduur van de batterij.

Als geleidend middel kunnen CNT's worden gebruikt in combinatie met verschillende positieve elektrodematerialen om de capaciteit, snelheid en cyclusprestaties van materiaal / batterij te verbeteren.De positieve elektrodematerialen die kunnen worden gebruikt, omvatten: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, polymeer positieve elektrode, Li3V2(PO4)3, mangaanoxide en dergelijke.

Vergeleken met andere veelgebruikte geleidende stoffen hebben koolstofnanobuisjes veel voordelen als positieve en negatieve geleidende stoffen voor lithium-ionbatterijen.Koolstofnanobuisjes hebben een hoge elektrische geleidbaarheid.Bovendien hebben CNT's een grote beeldverhouding en kan een lagere toegevoegde hoeveelheid een percolatiedrempel bereiken die vergelijkbaar is met andere additieven (handhaving van de afstand van elektronen in de verbinding of lokale migratie).Omdat koolstofnanobuisjes een zeer efficiënt elektronentransportnetwerk kunnen vormen, kan een geleidbaarheidswaarde die vergelijkbaar is met die van een bolvormig deeltjesadditief worden bereikt met slechts 0,2 gew.% SWCNT's.

(5)Grafeenis een nieuw type tweedimensionaal flexibel planair koolstofmateriaal met uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid.Door de structuur kan de grafeenlaag zich hechten aan de actieve materiaaldeeltjes en een groot aantal geleidende contactplaatsen bieden voor de positieve en negatieve elektrode actieve materiaaldeeltjes, zodat de elektronen in een tweedimensionale ruimte kunnen worden geleid om een geleidend netwerk met een groot oppervlak.Daarom wordt het momenteel beschouwd als het ideale geleidende middel.

Het roet en het actieve materiaal staan ​​in puntcontact en kunnen in de deeltjes van het actieve materiaal doordringen om de benuttingsgraad van de actieve materialen volledig te verhogen.De koolstofnanobuisjes staan ​​in puntlijncontact en kunnen worden afgewisseld tussen de actieve materialen om een ​​netwerkstructuur te vormen, die niet alleen de geleidbaarheid verhoogt, maar tegelijkertijd ook kan fungeren als een gedeeltelijk bindmiddel en de contactmodus van grafeen is point-to-face contact, dat het oppervlak van het actieve materiaal kan verbinden om een ​​geleidend netwerk met een groot oppervlak als hoofdlichaam te vormen, maar het is moeilijk om het actieve materiaal volledig te bedekken.Zelfs als de hoeveelheid toegevoegd grafeen voortdurend wordt verhoogd, is het moeilijk om het actieve materiaal volledig te gebruiken en Li-ionen te verspreiden en de prestaties van de elektrode te verslechteren.Daarom hebben deze drie materialen een goede complementaire trend.Het mengen van carbonzwart of koolstofnanobuisjes met grafeen om een ​​completer geleidend netwerk te construeren, kan de algehele prestaties van de elektrode verder verbeteren.

Bovendien, vanuit het perspectief van grafeen, variëren de prestaties van grafeen van verschillende bereidingsmethoden, in de mate van reductie, de grootte van het vel en de verhouding van roet, de dispergeerbaarheid en de dikte van de elektrode hebben allemaal invloed op de aard van geleidende agenten sterk.Onder hen, aangezien de functie van het geleidende middel is om een ​​geleidend netwerk voor elektronentransport te construeren, is het, als het geleidende middel zelf niet goed verspreid is, moeilijk om een ​​effectief geleidend netwerk te construeren.Vergeleken met het traditionele koolstofzwarte geleidende middel heeft grafeen een ultrahoog specifiek oppervlak en het π-π-conjugaateffect maakt het gemakkelijker om te agglomereren in praktische toepassingen.Daarom is het een belangrijk probleem dat moet worden opgelost in de wijdverspreide toepassing van grafeen, hoe grafeen een goed verspreidingssysteem kan vormen en volledig gebruik kan maken van zijn uitstekende prestaties.