V súčasnom komerčnom systéme lítium-iónových batérií je limitujúcim faktorom najmä elektrická vodivosť.Najmä nedostatočná vodivosť materiálu kladnej elektródy priamo obmedzuje aktivitu elektrochemickej reakcie.Je potrebné pridať vhodné vodivé činidlo na zvýšenie vodivosti materiálu a skonštruovať vodivú sieť tak, aby poskytovala rýchly kanál pre transport elektrónov a zabezpečila úplné využitie aktívneho materiálu.Preto je vodivé činidlo tiež nepostrádateľným materiálom v lítium-iónovej batérii v porovnaní s aktívnym materiálom.

Výkon vodivého činidla závisí vo veľkej miere od štruktúry materiálov a spôsobov, akými sú v kontakte s aktívnym materiálom.Bežne používané vodivé činidlá lítium-iónových batérií majú nasledujúce vlastnosti:

(1) Sadze: Štruktúra sadzí je vyjadrená stupňom agregácie častíc sadzí do tvaru reťazca alebo hrozna.Jemné častice, husto zbalený sieťový reťazec, veľký špecifický povrch a jednotková hmotnosť, ktoré sú prospešné na vytvorenie reťazovej vodivej štruktúry v elektróde.Ako zástupca tradičných vodivých činidiel sú sadze v súčasnosti najpoužívanejším vodivým činidlom.Nevýhodou je vysoká cena a ťažko sa rozptýli.

(2)Grafit: Vodivý grafit je charakterizovaný veľkosťou častíc blízkou veľkosti pozitívnych a negatívnych aktívnych materiálov, miernym špecifickým povrchom a dobrou elektrickou vodivosťou.Funguje ako uzol vodivej siete v batérii a v zápornej elektróde môže nielen zlepšiť vodivosť, ale aj kapacitu.

(3) P-Li: Super P-Li sa vyznačuje malou veľkosťou častíc, podobnou vodivým sadziam, ale miernym špecifickým povrchom, najmä vo forme vetiev v batérii, čo je veľmi výhodné na vytvorenie vodivej siete.Nevýhodou je, že sa ťažko rozptyľuje.

(4)Uhlíkové nanorúrky (CNT): CNT sú vodivé látky, ktoré sa objavili v posledných rokoch.Vo všeobecnosti majú priemer približne 5 nm a dĺžku 10-20 um.Môžu pôsobiť nielen ako „drôty“ vo vodivých sieťach, ale majú aj efekt dvojitej elektródovej vrstvy, aby sa dali hrať vysokorýchlostné charakteristiky superkondenzátorov.Jeho dobrá tepelná vodivosť tiež prispieva k odvodu tepla počas nabíjania a vybíjania batérie, znižuje polarizáciu batérie, zlepšuje výkon batérie pri vysokých a nízkych teplotách a predlžuje životnosť batérie.

Ako vodivé činidlo sa CNT môžu použiť v kombinácii s rôznymi materiálmi pozitívnych elektród na zlepšenie kapacity, rýchlosti a výkonu cyklu materiálu/batérie.Materiály kladných elektród, ktoré možno použiť, zahŕňajú: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, polymérnu kladnú elektródu, Li3V2(PO4)3, oxid mangánu a podobne.

V porovnaní s inými bežnými vodivými činidlami majú uhlíkové nanorúrky mnoho výhod ako pozitívne a negatívne vodivé činidlá pre lítium-iónové batérie.Uhlíkové nanorúrky majú vysokú elektrickú vodivosť.Okrem toho majú CNT veľký pomer strán a nižšie pridané množstvo môže dosiahnuť prah perkolácie podobne ako iné prísady (zachovanie vzdialenosti elektrónov v zlúčenine alebo lokálna migrácia).Pretože uhlíkové nanorúrky môžu tvoriť vysoko účinnú elektrónovú transportnú sieť, hodnotu vodivosti podobnú ako pri aditíve sférických častíc možno dosiahnuť len s 0,2 % hmotn. SWCNT.

(5)Grafénje nový typ dvojrozmerného flexibilného plošného uhlíkového materiálu s vynikajúcou elektrickou a tepelnou vodivosťou.Štruktúra umožňuje vrstve grafénu priľnúť k časticiam aktívneho materiálu a poskytuje veľký počet vodivých kontaktných miest pre častice aktívneho materiálu kladnej a zápornej elektródy, takže elektróny môžu byť vedené v dvojrozmernom priestore, aby vytvorili veľkoplošná vodivá sieť.Preto sa v súčasnosti považuje za ideálne vodivé činidlo.

Sadze a aktívny materiál sú v bodovom kontakte a môžu prenikať do častíc aktívneho materiálu, aby sa plne zvýšil pomer využitia aktívnych materiálov.Uhlíkové nanorúrky sú v bodovom kontakte a môžu byť rozptýlené medzi aktívnymi materiálmi, aby vytvorili sieťovú štruktúru, ktorá nielen zvyšuje vodivosť, ale zároveň môže pôsobiť aj ako čiastočné spojivo a kontaktný režim grafénu. je kontakt typu point-to-face, ktorý môže spojiť povrch aktívneho materiálu a vytvoriť tak veľkoplošnú vodivú sieť ako hlavné teleso, ale je ťažké úplne pokryť aktívny materiál.Aj keď sa množstvo pridávaného grafénu neustále zvyšuje, je ťažké úplne využiť aktívny materiál a difundovať Li ióny a zhoršiť výkon elektródy.Preto majú tieto tri materiály dobrý doplnkový trend.Zmiešanie sadzí alebo uhlíkových nanorúriek s grafénom na vytvorenie úplnejšej vodivej siete môže ďalej zlepšiť celkový výkon elektródy.

Okrem toho, z hľadiska grafénu, výkon grafénu sa líši od rôznych metód prípravy, v stupni redukcie, veľkosti listu a pomere sadzí, disperzibilite a hrúbke elektródy, to všetko ovplyvňuje povahu. vodivých činidiel.Medzi nimi, keďže funkciou vodivého činidla je vytvoriť vodivú sieť na transport elektrónov, ak samotné vodivé činidlo nie je dobre rozptýlené, je ťažké vytvoriť účinnú vodivú sieť.V porovnaní s tradičným sadzovým vodivým činidlom má grafén ultra vysoký špecifický povrch a konjugovaný efekt π-π uľahčuje aglomeráciu v praktických aplikáciách.Kľúčovým problémom, ktorý je potrebné vyriešiť pri rozšírenej aplikácii grafénu, je teda to, ako z grafénu vytvoriť dobrý disperzný systém a naplno využiť jeho vynikajúci výkon.