W obecnym komercyjnym systemie akumulatorów litowo-jonowych czynnikiem ograniczającym jest głównie przewodność elektryczna.W szczególności niewystarczająca przewodność materiału elektrody dodatniej bezpośrednio ogranicza aktywność reakcji elektrochemicznej.Konieczne jest dodanie odpowiedniego środka przewodzącego w celu zwiększenia przewodności materiału i skonstruowania sieci przewodzącej, aby zapewnić szybki kanał transportu elektronów i zapewnić pełne wykorzystanie materiału aktywnego.Dlatego środek przewodzący jest również niezbędnym materiałem w akumulatorze litowo-jonowym w stosunku do materiału aktywnego.

Działanie środka przewodzącego zależy w dużym stopniu od struktury materiałów i sposobu, w jaki styka się on z materiałem aktywnym.Powszechnie stosowane środki przewodzące akumulatory litowo-jonowe mają następujące właściwości:

(1) Sadza: Struktura sadzy wyraża się stopniem skupienia cząstek sadzy w kształcie łańcucha lub winogrona.Drobne cząstki, gęsto upakowany łańcuch sieciowy, duża powierzchnia właściwa i masa jednostkowa, które są korzystne dla utworzenia struktury przewodzącej łańcuch w elektrodzie.Jako przedstawiciel tradycyjnych środków przewodzących, sadza jest obecnie najczęściej stosowanym środkiem przewodzącym.Wadą jest to, że cena jest wysoka i trudno ją rozproszyć.

(2)Grafit: Grafit przewodzący charakteryzuje się wielkością cząstek zbliżoną do dodatnich i ujemnych materiałów aktywnych, umiarkowaną powierzchnią właściwą i dobrą przewodnością elektryczną.Działa jako węzeł sieci przewodzącej w akumulatorze, aw elektrodzie ujemnej może nie tylko poprawić przewodność, ale także pojemność.

(3) P-Li: Super P-Li charakteryzuje się małymi rozmiarami cząstek, podobnymi do sadzy przewodzącej, ale umiarkowaną powierzchnią właściwą, zwłaszcza w postaci rozgałęzień w akumulatorze, co jest bardzo korzystne dla tworzenia sieci przewodzącej.Wadą jest to, że trudno go rozproszyć.

(4)Nanorurki węglowe (CNT): CNT to czynniki przewodzące, które pojawiły się w ostatnich latach.Na ogół mają średnicę około 5 nm i długość 10-20 μm.Mogą nie tylko działać jako „przewody” w sieciach przewodzących, ale także mogą mieć efekt podwójnej warstwy elektrody, aby nadać grze charakterystykę superkondensatorów o dużej szybkości.Jego dobra przewodność cieplna sprzyja również rozpraszaniu ciepła podczas ładowania i rozładowywania baterii, zmniejsza polaryzację baterii, poprawia wydajność baterii w wysokich i niskich temperaturach oraz wydłuża żywotność baterii.

Jako środek przewodzący CNT można stosować w połączeniu z różnymi materiałami elektrod dodatnich w celu poprawy pojemności, szybkości i wydajności cyklu materiału/akumulatora.Materiały elektrod dodatnich, które można zastosować, obejmują: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, polimerową elektrodę dodatnią, Li3V2(PO4)3, tlenek manganu i tym podobne.

W porównaniu z innymi powszechnymi środkami przewodzącymi, nanorurki węglowe mają wiele zalet jako dodatnie i ujemne środki przewodzące dla akumulatorów litowo-jonowych.Nanorurki węglowe mają wysoką przewodność elektryczną.Ponadto CNT mają duży współczynnik kształtu, a dodana mniejsza ilość może osiągnąć próg perkolacji podobny do innych dodatków (utrzymanie odległości elektronów w związku lub lokalna migracja).Ponieważ nanorurki węglowe mogą tworzyć wysoce wydajną sieć transportu elektronów, wartość przewodności podobną do dodatku cząstek kulistych można osiągnąć przy zaledwie 0,2% wag. SWCNT.

(5)Grafento nowy rodzaj dwuwymiarowego, elastycznego, płaskiego materiału węglowego o doskonałej przewodności elektrycznej i cieplnej.Struktura umożliwia przyleganie warstwy arkusza grafenu do cząstek materiału aktywnego i zapewnia dużą liczbę przewodzących miejsc kontaktu dla cząstek materiału aktywnego elektrody dodatniej i ujemnej, dzięki czemu elektrony mogą być przewodzone w przestrzeni dwuwymiarowej, tworząc sieć przewodząca o dużym obszarze.Dlatego jest obecnie uważany za idealny środek przewodzący.

Sadza i materiał aktywny są w kontakcie punktowym i mogą przenikać do cząstek materiału aktywnego, aby w pełni zwiększyć stopień wykorzystania materiałów aktywnych.Nanorurki węglowe stykają się punktowo i mogą być przeplatane między materiałami aktywnymi, tworząc strukturę sieciową, która nie tylko zwiększa przewodnictwo, ale może również działać jako częściowy środek wiążący, a tryb kontaktowy grafenu jest kontaktem punkt-twarz, który może łączyć powierzchnię materiału aktywnego, tworząc sieć przewodzącą o dużej powierzchni jako korpus główny, ale trudno jest całkowicie pokryć materiał aktywny.Nawet jeśli ilość dodawanego grafenu jest stale zwiększana, trudno jest w pełni wykorzystać materiał aktywny, rozproszyć jony Li i pogorszyć wydajność elektrody.Dlatego te trzy materiały mają dobrą komplementarną tendencję.Mieszanie sadzy lub nanorurek węglowych z grafenem w celu zbudowania pełniejszej sieci przewodzącej może jeszcze bardziej poprawić ogólną wydajność elektrody.

Ponadto, z punktu widzenia grafenu, wydajność grafenu różni się w zależności od różnych metod przygotowania, stopniem redukcji, rozmiarem arkusza i stosunkiem sadzy, dyspergowalnością i grubością elektrody, wszystko to wpływa na naturę środków przewodzących znacznie.Wśród nich, ponieważ funkcją środka przewodzącego jest budowa sieci przewodzącej do transportu elektronów, jeśli sam środek przewodzący nie jest dobrze rozproszony, trudno jest zbudować skuteczną sieć przewodzącą.W porównaniu z tradycyjnym środkiem przewodzącym z sadzy, grafen ma bardzo dużą powierzchnię właściwą, a efekt sprzężenia π-π ułatwia aglomerację w praktycznych zastosowaniach.Dlatego to, jak sprawić, by grafen tworzył dobry układ dyspersyjny i w pełni wykorzystać jego doskonałe działanie, jest kluczowym problemem, który należy rozwiązać w powszechnym zastosowaniu grafenu.