In het huidige commerciële lithium-ionbatterijsysteem is de beperkende factor voornamelijk de elektrische geleidbaarheid. In het bijzonder beperkt de onvoldoende geleidbaarheid van het positieve elektrodenmateriaal direct de activiteit van de elektrochemische reactie. Het is noodzakelijk om een ​​geschikt geleidingsmiddel toe te voegen om de geleidbaarheid van het materiaal te verbeteren en het geleidende netwerk te construeren om een ​​snel kanaal voor elektrontransport te bieden en zorgt ervoor dat het actieve materiaal volledig wordt gebruikt. Daarom is het geleidende middel ook een onmisbaar materiaal in de lithiumionbatterij ten opzichte van het actieve materiaal.

De uitvoering van een geleidende agent hangt grotendeels af van de structuur van de materialen en de manieren waarin het in contact staat met het actieve materiaal. Veelgebruikte lithium -ionbatterij geleidende middelen hebben de volgende kenmerken:

(1) Koolstofzwart: de structuur van koolstofzwart wordt uitgedrukt door de mate van aggregatie van koolstofzwarte deeltjes in een keten of een druivenvorm. De fijne deeltjes, de dicht opeengepakte netwerkketen, het grote specifieke oppervlak en de eenheidsmassa, die gunstig zijn om een ​​geleidingsstructuur van ketting in elektrode te vormen. Als vertegenwoordiger van traditionele geleidende middelen is Carbon Black momenteel het meest gebruikte geleidende middel. Het nadeel is dat de prijs hoog is en het moeilijk te verspreiden is.

(2)Grafiet: Geleidend grafiet wordt gekenmerkt door een deeltjesgrootte dicht bij die van de positieve en negatieve actieve materialen, een matig specifiek oppervlak en een goede elektrische geleidbaarheid. Het werkt 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 kleine deeltjesgrootte, vergelijkbaar met geleidende koolstofzwart, maar matig specifiek oppervlak, vooral in de vorm van takken in de batterij, wat zeer voordelig is voor het vormen van een geleidend netwerk. Het nadeel is dat het moeilijk te verspreiden is.

(4)Koolstofnanobuisjes (CNT's): CNT's zijn geleidende agenten die de afgelopen jaren zijn ontstaan. Ze hebben over het algemeen een diameter van ongeveer 5 nm en een lengte van 10-20um. Ze kunnen niet alleen fungeren als "draden" in geleidende netwerken, maar hebben ook een dubbele elektrodelaag-effect om de hoge rate-eigenschappen van supercondensatoren te spelen. De goede thermische geleidbaarheid is ook bevorderlijk voor warmtedissipatie tijdens batterijlading en ontlading, het verminderen van de batterijpolarisatie, het verbeteren van de batterijhoge en lage temperatuurprestaties en verlengen 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, zijn onder meer: ​​liCOO2, limn2o4, lifePo4, polymeer -positieve elektrode, Li3v2 (PO4) 3, mangaanoxide en dergelijke.

In vergelijking met andere gemeenschappelijke geleidende middelen hebben koolstofnanobuisjes veel voordelen als positieve en negatieve geleidende middelen voor lithiumionbatterijen. Koolstofnanobuisjes hebben een hoge elektrische geleidbaarheid. Bovendien hebben CNT's een grote beeldverhouding en kunnen een lagere toevoegingshoeveelheid een percolatiedrempel bereiken vergelijkbaar met andere additieven (het handhaven van de afstand van elektronen in de verbinding of lokale migratie). Omdat koolstofnanobuizen een zeer efficiënt elektrontransportnetwerk kunnen vormen, kan een geleidbaarheidswaarde vergelijkbaar met die van een sferisch deeltjesadditief worden bereikt met slechts 0,2 gew.% SWCNT's.

(5)Grafeenis een nieuw type tweedimensionaal flexibel vlakke koolstofmateriaal met uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid. Door de structuur kan de grafeenbladlaag 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 uitgevoerd om een ​​geleidend netwerk met groot gebied te vormen. Het wordt dus momenteel beschouwd als de ideale geleidende agent.

De koolstofzwart en het actieve materiaal zijn in punt contact en kunnen doordringen in de deeltjes van het actieve materiaal om de gebruiksverhouding van de actieve materialen volledig te verhogen. De koolstofnanobuizen bevinden zich in puntlijncontact en kunnen worden afgewisseld tussen de actieve materialen om een ​​netwerkstructuur te vormen, die niet alleen de geleidbaarheid verhoogt, tegelijkertijd kan het ook fungeren als een gedeeltelijk bindingsmiddel, en de contactmodus van grafeen is punt-tot-gezichtscontact, dat het oppervlak van het actieve materiaal kan verbinden om een ​​groot-gebied geleidingsnetwerk als een hoofdlichaam te vormen, maar het is moeilijk om het actieve materiaal volledig te bedekken. Zelfs als de hoeveelheid toegevoegde grafeen continu wordt verhoogd, is het moeilijk om het actieve materiaal volledig te benutten en de li -ionen te verspreiden en de elektrodeprestaties te verslechteren. Daarom hebben deze drie materialen een goede aanvullende trend. Het mengen van koolstofzwarte of koolstofnanobuizen 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 voorbereidingsmethoden, in de mate van reductie, de grootte van het vel en de verhouding van koolstofzwart, de dispergeerbaarheid en de dikte van de elektrode beïnvloeden de naturen van geleidende middelen sterk. Onder hen, aangezien de functie van het geleidende agent is om een ​​geleidend netwerk voor elektrontransport te construeren, als de geleidende agent zelf niet goed verspreid is, is het moeilijk om een ​​effectief geleidend netwerk te bouwen. Vergeleken met het traditionele koolstofzwarte geleidende middel, heeft grafeen een ultrahoog specifiek oppervlak en het π-π conjugaateffect maakt het gemakkelijker om in praktische toepassingen te agglomereren. Daarom, hoe grafeen een goed dispersiesysteem te maken en volledig gebruik te maken van de uitstekende prestaties, is een belangrijk probleem dat moet worden opgelost in de wijdverbreide toepassing van grafeen.