Në sistemin aktual komercial të baterive litium-jon, faktori kufizues është kryesisht përçueshmëria elektrike.Në veçanti, përçueshmëria e pamjaftueshme e materialit të elektrodës pozitive kufizon drejtpërdrejt aktivitetin e reaksionit elektrokimik.Është e nevojshme të shtohet një agjent përcjellës i përshtatshëm për të rritur përçueshmërinë e materialit dhe për të ndërtuar rrjetin përçues për të siguruar një kanal të shpejtë për transportin e elektroneve dhe për të siguruar që materiali aktiv të përdoret plotësisht.Prandaj, agjenti përcjellës është gjithashtu një material i domosdoshëm në baterinë e joneve të litiumit në krahasim me materialin aktiv.
Performanca e një agjenti përcjellës varet në një masë të madhe nga struktura e materialeve dhe mënyrat në të cilat ai është në kontakt me materialin aktiv.Agjentët përçues të baterive të litium-jonit të përdorur zakonisht kanë karakteristikat e mëposhtme:
(1) E zezë karboni: Struktura e karbonit të zi shprehet nga shkalla e grumbullimit të grimcave të zeza të karbonit në një zinxhir ose një formë rrushi.Grimcat e imëta, zinxhiri i rrjetit i mbushur dendur, sipërfaqja e madhe specifike dhe masa e njësisë, të cilat janë të dobishme për të formuar një strukturë përcjellëse zinxhir në elektrodë.Si përfaqësues i agjentëve përçues tradicionalë, karboni i zi është aktualisht agjenti përçues më i përdorur.Disavantazhi është se çmimi është i lartë dhe është e vështirë të shpërndahet.
(2)Grafit: Grafiti përcjellës karakterizohet nga një madhësi e grimcave afër asaj të materialeve aktive pozitive dhe negative, një sipërfaqe specifike të moderuar dhe përçueshmëri të mirë elektrike.Ajo vepron si një nyje e rrjetit përçues në bateri, dhe në elektrodën negative, jo vetëm që mund të përmirësojë përçueshmërinë, por edhe kapacitetin.
(3) P-Li: Super P-Li karakterizohet nga madhësia e vogël e grimcave, e ngjashme me karbonin e zi përçues, por sipërfaqja specifike e moderuar, veçanërisht në formën e degëve në bateri, e cila është shumë e dobishme për formimin e një rrjeti përçues.Disavantazhi është se është e vështirë të shpërndahet.
(4)Nanotubat e karbonit (CNTs): CNT-të janë agjentë përçues që janë shfaqur vitet e fundit.Zakonisht kanë një diametër prej rreth 5nm dhe një gjatësi prej 10-20um.Ato jo vetëm që mund të veprojnë si "tela" në rrjetet përçuese, por gjithashtu kanë efekt të dyfishtë të shtresës së elektrodës për t'i dhënë lojë karakteristikave me shpejtësi të lartë të superkondensatorëve.Përçueshmëria e tij e mirë termike është gjithashtu e favorshme për shpërndarjen e nxehtësisë gjatë ngarkimit dhe shkarkimit të baterisë, zvogëlon polarizimin e baterisë, përmirëson performancën e baterisë në temperaturë të lartë dhe të ulët dhe zgjat jetën e baterisë.
Si një agjent përçues, CNT-të mund të përdoren në kombinim me materiale të ndryshme të elektrodave pozitive për të përmirësuar kapacitetin, shpejtësinë dhe performancën e ciklit të materialit/baterisë.Materialet e elektrodës pozitive që mund të përdoren përfshijnë: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, elektrodë pozitive polimer, Li3V2(PO4)3, oksid mangani dhe të ngjashme.
Krahasuar me agjentët e tjerë përçues të zakonshëm, nanotubat e karbonit kanë shumë përparësi si agjentë përçues pozitivë dhe negativë për bateritë me jon litium.Nanotubat e karbonit kanë një përçueshmëri të lartë elektrike.Për më tepër, CNT-të kanë raport të madh të pamjes dhe sasia më e ulët e shtimit mund të arrijë një prag perkolimi të ngjashëm me aditivët e tjerë (duke ruajtur distancën e elektroneve në përbërje ose migrimin lokal).Meqenëse nanotubat e karbonit mund të formojnë një rrjet shumë efikas të transportit të elektroneve, një vlerë përçueshmërie e ngjashme me atë të një aditivi të grimcave sferike mund të arrihet me vetëm 0,2 % wt të SWCNTs.
(5)Grafeniështë një lloj i ri i materialit dydimensional fleksibël karboni planar me përçueshmëri të shkëlqyer elektrike dhe termike.Struktura lejon që shtresa e fletës së grafenit të ngjitet në grimcat e materialit aktiv dhe të sigurojë një numër të madh vendesh kontakti përçues për grimcat e materialit aktiv të elektrodës pozitive dhe negative, në mënyrë që elektronet të mund të përçohen në një hapësirë dy-dimensionale për të formuar një rrjet përçues me sipërfaqe të madhe.Kështu që konsiderohet si agjenti ideal përçues aktualisht.
E zeza e karbonit dhe materiali aktiv janë në kontakt të pikës dhe mund të depërtojnë në grimcat e materialit aktiv për të rritur plotësisht raportin e përdorimit të materialeve aktive.Nanotubat e karbonit janë në kontakt të vijës së pikës dhe mund të ndërthuren midis materialeve aktive për të formuar një strukturë rrjeti, e cila jo vetëm që rrit përçueshmërinë, por në të njëjtën kohë, mund të veprojë edhe si një agjent lidhës i pjesshëm dhe mënyrën e kontaktit të grafenit. është kontakti ballë për ballë, i cili mund të lidhë sipërfaqen e materialit aktiv për të formuar një rrjet përcjellës me sipërfaqe të madhe si trup kryesor, por është e vështirë të mbulohet plotësisht materiali aktiv.Edhe nëse sasia e grafenit të shtuar rritet vazhdimisht, është e vështirë të përdoret plotësisht materiali aktiv dhe të shpërndahen jonet e litiumit dhe të përkeqësohet performanca e elektrodës.Prandaj, këto tre materiale kanë një prirje të mirë plotësuese.Përzierja e karbonit të zi ose nanotubave të karbonit me grafen për të ndërtuar një rrjet më të plotë përçues mund të përmirësojë më tej performancën e përgjithshme të elektrodës.
Për më tepër, nga këndvështrimi i grafenit, performanca e grafenit ndryshon nga metodat e ndryshme të përgatitjes, në shkallën e zvogëlimit, madhësinë e fletës dhe raportin e karbonit të zi, shpërndarjen dhe trashësinë e elektrodës të gjitha ndikojnë në natyrën. të agjentëve përçues në masë të madhe.Midis tyre, duke qenë se funksioni i agjentit përçues është të ndërtojë një rrjet përçues për transportin e elektroneve, nëse vetë agjenti përcjellës nuk është i shpërndarë mirë, është e vështirë të ndërtohet një rrjet përçues efektiv.Krahasuar me agjentin tradicional përçues të karbonit të zi, grafeni ka një sipërfaqe specifike ultra të lartë dhe efekti i konjuguar π-π e bën më të lehtë grumbullimin në aplikime praktike.Prandaj, si ta bëjmë grafenin të formojë një sistem të mirë dispersioni dhe të shfrytëzojmë plotësisht performancën e tij të shkëlqyer është një problem kyç që duhet zgjidhur në aplikimin e gjerë të grafenit.
Koha e postimit: Dhjetor-18-2020