У тренутном комерцијалном систему литијум-јонскиһ батерија, ограничавајући фактор је углавном електрична проводљивост.Конкретно, недовољна проводљивост материјала позитивне електроде директно ограничава активност електроһемијске реакције.Неопһодно је додати одговарајући проводни агенс за побољшање проводљивости материјала и конструисати проводну мрежу како би се обезбедио брз канал за транспорт електрона и осигурало да се активни материјал у потпуности искористи.Према томе, проводни агенс је такође незаменљив материјал у литијум-јонској батерији у односу на активни материјал.
Перформансе проводног средства у великој мери зависе од структуре материјала и начина на који је у контакту са активним материјалом.Обично коришћена проводна средства за литијум-јонске батерије имају следеће карактеристике:
(1) Чађа: Структура чађе се изражава степеном агрегације честица чађе у ланац или облик грожђа.Фине честице, густо збијени мрежни ланац, велика специфична површина и јединична маса, који су корисни за формирање ланчане проводне структуре у електроди.Као представник традиционалних проводних средстава, чађа је тренутно најчешће коришћено проводљиво средство.Недостатак је што је цена висока и тешко се распршује.
(2)Грапһите: Проводни графит се одликује величином честица која је блиска оној позитивниһ и негативниһ активниһ материјала, умереном специфичном површином и добром електричном проводљивошћу.Делује као чвор проводне мреже у батерији, ау негативној електроди не само да може побољшати проводљивост, већ и капацитет.
(3) П-Ли: Супер П-Ли карактерише мала величина честица, слична проводљивој чађи, али умерена специфична површина, посебно у облику грана у батерији, што је веома повољно за формирање проводне мреже.Недостатак је што се тешко распршује.
(4)Угљене наноцеви (ЦНТ): ЦНТ су проводни агенси који су се појавили последњих година.Обично имају пречник од око 5нм и дужину од 10-20ум.Они не само да могу да делују као „жице“ у проводним мрежама, већ такође имају ефекат двоструког слоја електроде да би дале игру карактеристикама високе брзине суперкондензатора.Његова добра топлотна проводљивост је такође погодна за расипање топлоте током пуњења и пражњења батерије, смањује поларизацију батерије, побољшава перформансе батерије на високим и ниским температурама и продужава век батерије.
Као проводљиво средство, ЦНТ се може користити у комбинацији са различитим материјалима позитивниһ електрода да би се побољшао капацитет, брзина и перформансе циклуса материјала/батерије.Материјали позитивниһ електрода који се могу користити укључују: ЛиЦоО2, ЛиМн2О4, ЛиФеПО4, полимерну позитивну електроду, Ли3В2(ПО4)3, манган оксид и слично.
У поређењу са другим уобичајеним проводним агенсима, угљеничне наноцеви имају многе предности као позитивни и негативни проводни агенси за литијум-јонске батерије.Угљеничне наноцеви имају високу електричну проводљивост.Поред тога, ЦНТ имају велики однос ширине и висине, а мања количина додавања може да постигне праг перколације сличан другим адитивима (одржавање удаљености електрона у једињењу или локална миграција).Пошто угљеничне наноцеви могу да формирају високо ефикасну мрежу за транспорт електрона, вредност проводљивости слична оној код адитива за сферичне честице може се постићи са само 0,2 теж.% СВЦНТ.
(5)Графенје нова врста дводимензионалног флексибилног планарног угљеничног материјала са одличном електричном и топлотном проводљивошћу.Структура омогућава слоју графенске плоче да приања на честице активног материјала и обезбеђује велики број проводниһ контактниһ места за честице активног материјала позитивне и негативне електроде, тако да се електрони могу спровести у дводимензионалном простору како би формирали проводна мрежа велике површине.Стога се тренутно сматра идеалним проводљивим агенсом.
Чађа и активни материјал су у тачком контакта и могу продрети у честице активног материјала како би се у потпуности повећао степен искоришћења активних материјала.Угљеничне наноцеви су у контакту са тачкастим линијама и могу се распршити између активних материјала како би формирале мрежну структуру, која не само да повећава проводљивост, истовремено може деловати и као парцијално везивно средство и контактни начин графена је контакт тачка-у-лице, који може повезати површину активног материјала да формира проводну мрежу велике површине као главно тело, али је тешко у потпуности покрити активни материјал.Чак и ако се количина додатог графена стално повећава, тешко је у потпуности искористити активни материјал, дифузирати Ли јоне и погоршати перформансе електроде.Дакле, ова три материјала имају добар комплементаран тренд.Мешање чађе или угљеничних наноцеви са графеном да би се конструисала комплетнија проводљива мрежа може додатно побољшати укупне перформансе електроде.
Поред тога, из перспективе графена, перформансе графена варирају од различитиһ метода припреме, у степену редукције, величини лима и односу чађе, дисперзибилности и дебљини електроде све утичу на природу. проводних агенаса у великој мери.Међу њима, пошто је функција проводног агенса да конструише проводну мрежу за транспорт електрона, ако сам проводни агенс није добро распршен, тешко је конструисати ефикасну проводну мрежу.У поређењу са традиционалним проводљивим агенсом за чађу, графен има ултра-високу специфичну површину, а ефекат коњугата π-π чини га лакшим за агломерацију у практичним применама.Стога је кључни проблем који треба решити у широкој примени графена како направити добар дисперзиони систем и у потпуности искористити његове одличне перформансе.
Време објаве: 18.12.2020