ในระบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์ในปัจจุบัน ปัจจัยจำกัดส่วนใหญ่อยู่ที่การนำไฟฟ้าโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ค่าการนำไฟฟ้าที่ไม่เพียงพอของวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวกจะจำกัดกิจกรรมของปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีโดยตรงจำเป็นต้องเพิ่มสารนำไฟฟ้าที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าของวัสดุ และสร้างโครงข่ายนำไฟฟ้าเพื่อให้ช่องทางที่รวดเร็วสำหรับการขนส่งอิเล็กตรอน และทำให้แน่ใจว่าวัสดุที่ใช้งานอยู่นั้นถูกนำไปใช้อย่างเต็มที่ดังนั้น สารนำไฟฟ้าจึงเป็นวัสดุที่ขาดไม่ได้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเมื่อเทียบกับวัสดุที่ใช้งานอยู่

ประสิทธิภาพของสารนำไฟฟ้าขึ้นอยู่กับโครงสร้างของวัสดุและลักษณะที่สัมผัสกับวัสดุที่ใช้งานอยู่เป็นส่วนใหญ่สารนำไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้กันทั่วไปมีลักษณะดังต่อไปนี้:

(1) คาร์บอนแบล็ค: โครงสร้างของคาร์บอนแบล็คแสดงโดยระดับการรวมตัวของอนุภาคคาร์บอนแบล็คเป็นสายโซ่หรือรูปองุ่นอนุภาคละเอียด ห่วงโซ่เครือข่ายที่หนาแน่น พื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ และหน่วยมวล ซึ่งมีประโยชน์ในการสร้างโครงสร้างนำไฟฟ้าแบบโซ่ในอิเล็กโทรดในฐานะตัวแทนของสารนำไฟฟ้าแบบดั้งเดิม ปัจจุบันคาร์บอนแบล็คเป็นสารนำไฟฟ้าที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดข้อเสียคือราคาสูงและกระจายยาก

(2)กราไฟท์: กราไฟต์นำไฟฟ้ามีลักษณะเฉพาะด้วยขนาดอนุภาคที่ใกล้เคียงกับวัสดุบวกและลบ มีพื้นที่ผิวจำเพาะปานกลาง และการนำไฟฟ้าที่ดีทำหน้าที่เป็นโหนดของเครือข่ายนำไฟฟ้าในแบตเตอรี่ และในขั้วลบ ไม่เพียงแต่สามารถปรับปรุงการนำไฟฟ้า แต่ยังเพิ่มความจุได้อีกด้วย

(3) P-Li: Super P-Li มีลักษณะเป็นอนุภาคขนาดเล็ก คล้ายกับคาร์บอนแบล็คที่นำไฟฟ้าได้ แต่มีพื้นที่ผิวจำเพาะปานกลาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปแบบของกิ่งก้านในแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากในการสร้างเครือข่ายนำไฟฟ้าข้อเสียคือกระจายยาก

(4)ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs): CNTs เป็นตัวนำไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาโดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5 นาโนเมตรและมีความยาว 10-20umพวกมันไม่เพียงแต่สามารถทำหน้าที่เป็น "สายไฟ" ในเครือข่ายนำไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังมีเอฟเฟ็กต์เลเยอร์อิเล็กโทรดสองชั้นเพื่อให้เล่นในลักษณะอัตราสูงของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์การนำความร้อนที่ดียังเอื้อต่อการกระจายความร้อนระหว่างการชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ ลดโพลาไรเซชันของแบตเตอรี่ ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงและต่ำของแบตเตอรี่ และยืดอายุแบตเตอรี่

ในฐานะที่เป็นสารนำไฟฟ้า CNT สามารถใช้ร่วมกับวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวกต่างๆ เพื่อปรับปรุงความจุ อัตรา และประสิทธิภาพของวงจรของวัสดุ/แบตเตอรี่วัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวกที่สามารถใช้ได้ประกอบด้วย: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, อิเล็กโทรดขั้วบวกโพลิเมอร์, Li3V2(PO4)3, แมงกานีสออกไซด์ และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน

เมื่อเทียบกับสารนำไฟฟ้าทั่วไปอื่นๆ ท่อนาโนคาร์บอนมีข้อดีหลายประการในฐานะสารนำไฟฟ้าบวกและลบสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนท่อนาโนคาร์บอนมีค่าการนำไฟฟ้าสูงนอกจากนี้ CNT ยังมีอัตราส่วนกว้างยาว และปริมาณการเติมที่ต่ำกว่าสามารถบรรลุเกณฑ์การซึมผ่านที่คล้ายกับสารเติมแต่งอื่นๆ (รักษาระยะห่างของอิเล็กตรอนในสารประกอบหรือการย้ายถิ่น)เนื่องจากท่อนาโนคาร์บอนสามารถสร้างเครือข่ายการขนส่งอิเล็กตรอนที่มีประสิทธิภาพสูง ค่าการนำไฟฟ้าที่ใกล้เคียงกับค่าของสารเติมแต่งอนุภาคทรงกลมสามารถทำได้โดยใช้ SWCNT เพียง 0.2% โดยน้ำหนัก

(5)กราฟีนเป็นวัสดุคาร์บอนระนาบแบบยืดหยุ่นแบบสองมิติชนิดใหม่ที่มีการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยมโครงสร้างช่วยให้ชั้นแผ่นกราฟีนสามารถยึดติดกับอนุภาคของวัสดุที่ใช้งานอยู่ได้ และจัดให้มีจุดสัมผัสที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจำนวนมากสำหรับอนุภาควัสดุที่ใช้งานอยู่ของขั้วไฟฟ้าบวกและลบ เพื่อให้อิเล็กตรอนสามารถดำเนินการในพื้นที่สองมิติเพื่อสร้าง a เครือข่ายนำไฟฟ้าในพื้นที่ขนาดใหญ่ดังนั้นจึงถือเป็นตัวนำไฟฟ้าในอุดมคติในปัจจุบัน

คาร์บอนแบล็คและวัสดุแอคทีฟอยู่ในจุดสัมผัสกัน และสามารถแทรกซึมเข้าไปในอนุภาคของวัสดุแอคทีฟเพื่อเพิ่มอัตราการใช้ประโยชน์ได้เต็มที่ของวัสดุแอคทีฟท่อนาโนคาร์บอนอยู่ในจุดสัมผัสเส้น และสามารถกระจายตัวระหว่างวัสดุที่ใช้งานเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่าย ซึ่งไม่เพียงเพิ่มการนำไฟฟ้าเท่านั้น ในเวลาเดียวกัน ยังสามารถทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะบางส่วน และโหมดสัมผัสของกราฟีน คือการสัมผัสแบบจุดต่อหน้า ซึ่งสามารถเชื่อมต่อพื้นผิวของวัสดุที่ใช้งานเพื่อสร้างโครงข่ายนำไฟฟ้าในพื้นที่ขนาดใหญ่เป็นตัวหลัก แต่เป็นการยากที่จะครอบคลุมวัสดุที่ใช้งานอยู่อย่างสมบูรณ์แม้ว่าปริมาณของกราฟีนที่เติมจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่ก็เป็นเรื่องยากที่จะใช้วัสดุที่ใช้งานอยู่อย่างสมบูรณ์ และทำให้ Li ion กระจายและทำให้ประสิทธิภาพของอิเล็กโทรดลดลงดังนั้นวัสดุทั้งสามนี้จึงมีแนวโน้มที่ดีการผสมคาร์บอนแบล็คหรือท่อนาโนคาร์บอนกับกราฟีนเพื่อสร้างโครงข่ายนำไฟฟ้าที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของอิเล็กโทรดได้

นอกจากนี้ จากมุมมองของกราฟีน ประสิทธิภาพของกราฟีนยังแตกต่างกันไปตามวิธีการเตรียมที่แตกต่างกัน ในระดับของการลดลง ขนาดของแผ่นและอัตราส่วนของคาร์บอนแบล็ค ความสามารถในการกระจายตัว และความหนาของอิเล็กโทรด ล้วนส่งผลต่อธรรมชาติ ของสารนำไฟฟ้าอย่างมากในหมู่พวกเขา เนื่องจากหน้าที่ของสารนำไฟฟ้าคือการสร้างเครือข่ายนำไฟฟ้าสำหรับการขนส่งอิเล็กตรอน หากตัวนำไฟฟ้ากระจายตัวได้ไม่ดี การสร้างเครือข่ายนำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพนั้นทำได้ยากเมื่อเปรียบเทียบกับสารนำไฟฟ้าคาร์บอนแบล็คแบบดั้งเดิมแล้ว กราฟีนมีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงเป็นพิเศษ และเอฟเฟ็กต์คอนจูเกต π-π ช่วยให้จับตัวเป็นก้อนได้ง่ายขึ้นในการใช้งานจริงดังนั้น วิธีทำให้กราฟีนเป็นระบบกระจายตัวที่ดีและใช้ประโยชน์จากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมอย่างเต็มที่ จึงเป็นปัญหาหลักที่ต้องแก้ไขในการประยุกต์ใช้กราฟีนอย่างแพร่หลาย