В существующей коммерческой литий-ионной аккумуляторной системе ограничивающим фактором является, главным образом, электрическая проводимость.В частности, недостаточная проводимость материала положительного электрода напрямую ограничивает активность электрохимической реакции.Необходимо добавить подходящий проводящий агент для повышения проводимости материала и построить проводящую сеть, чтобы обеспечить быстрый канал для транспорта электронов и обеспечить полное использование активного материала.Следовательно, проводящий агент также является незаменимым материалом в литий-ионном аккумуляторе по сравнению с активным материалом.

Характеристики проводящего агента в значительной степени зависят от структуры материалов и способов его контакта с активным материалом.Обычно используемые проводящие агенты для литий-ионных аккумуляторов имеют следующие характеристики:

(1) Технический углерод: Структура технического углерода выражается степенью агрегации частиц технического углерода в виде цепочки или виноградной грозди.Мелкие частицы, плотно упакованная сетчатая цепочка, большая удельная площадь поверхности и удельная масса способствуют образованию цепной проводящей структуры в электроде.В качестве представителя традиционных проводящих веществ сажа в настоящее время является наиболее широко используемым проводящим веществом.Минус в том, что цена высокая и разогнать сложно.

(2)графит: Проводящий графит характеризуется размером частиц, близким к размеру частиц положительных и отрицательных активных материалов, умеренной удельной площадью поверхности и хорошей электропроводностью.Он действует как узел проводящей сети в аккумуляторе, а в отрицательном электроде может не только улучшить проводимость, но и емкость.

(3) P-Li: Super P-Li характеризуется малым размером частиц, похожим на проводящую сажу, но умеренной удельной площадью поверхности, особенно в виде ответвлений в аккумуляторе, что очень выгодно для формирования проводящей сети.Недостатком является то, что его трудно разогнать.

(4)Углеродные нанотрубки (УНТ): УНТ — это проводящие агенты, появившиеся в последние годы.Как правило, они имеют диаметр около 5 нм и длину 10-20 мкм.Они могут не только действовать как «провода» в проводящих сетях, но также иметь эффект двойного электродного слоя, чтобы дать возможность играть высокоскоростным характеристикам суперконденсаторов.Его хорошая теплопроводность также способствует рассеиванию тепла во время зарядки и разрядки аккумулятора, уменьшает поляризацию аккумулятора, улучшает характеристики аккумулятора при высоких и низких температурах и продлевает срок службы аккумулятора.

В качестве проводящего агента УНТ можно использовать в сочетании с различными материалами положительного электрода для улучшения емкости, скорости и рабочих характеристик материала/батареи.Материалы положительного электрода, которые можно использовать, включают: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, полимерный положительный электрод, Li3V2(PO4)3, оксид марганца и т.п.

По сравнению с другими обычными проводящими агентами углеродные нанотрубки имеют много преимуществ в качестве положительных и отрицательных проводящих агентов для литий-ионных аккумуляторов.Углеродные нанотрубки обладают высокой электропроводностью.Кроме того, УНТ имеют большое соотношение сторон, и меньшее количество добавки может обеспечить порог перколяции, аналогичный другим добавкам (сохранение расстояния электронов в соединении или локальная миграция).Поскольку углеродные нанотрубки могут образовывать высокоэффективную сеть переноса электронов, значение проводимости, аналогичное значению проводимости добавки сферических частиц, может быть достигнуто всего с 0,2 мас.% ОУНТ.

(5)графенпредставляет собой новый тип двумерного гибкого плоского углеродного материала с превосходной электро- и теплопроводностью.Структура позволяет слою графенового листа прилипать к частицам активного материала и обеспечивает большое количество проводящих контактных участков для частиц активного материала положительного и отрицательного электродов, так что электроны могут проходить в двумерном пространстве с образованием проводящая сеть большой площади.Таким образом, в настоящее время он считается идеальным проводящим агентом.

Углеродная сажа и активный материал находятся в точечном контакте и могут проникать в частицы активного материала, чтобы полностью увеличить коэффициент использования активных материалов.Углеродные нанотрубки находятся в точечном контакте и могут располагаться между активными материалами, образуя сетчатую структуру, которая не только увеличивает проводимость, но и может действовать как частичное связующее вещество, а контактный режим графена контакт «точка-к-лицу», который может соединять поверхность активного материала с образованием проводящей сети большой площади в качестве основного тела, но трудно полностью покрыть активный материал.Даже если количество добавляемого графена постоянно увеличивается, трудно полностью использовать активный материал, а также рассеивать ионы лития и ухудшать характеристики электрода.Таким образом, эти три материала имеют хорошую взаимодополняющую тенденцию.Смешивание сажи или углеродных нанотрубок с графеном для создания более полной проводящей сети может еще больше улучшить общие характеристики электрода.

Кроме того, с точки зрения графена, производительность графена зависит от различных методов подготовки, степени восстановления, размера листа и соотношения сажи, диспергируемости и толщины электрода. проводящих агентов значительно.Среди них, поскольку функция проводящего агента состоит в создании проводящей сети для переноса электронов, если сам проводящий агент плохо рассеян, трудно построить эффективную проводящую сеть.По сравнению с традиционным проводящим агентом из сажи графен имеет сверхвысокую удельную площадь поверхности, а эффект сопряжения π-π облегчает агломерацию в практических приложениях.Следовательно, как заставить графен образовывать хорошую дисперсионную систему и в полной мере использовать его отличные характеристики, является ключевой проблемой, которую необходимо решить при широком применении графена.