Sa kasalukuyang komersyal na sistema ng baterya ng lithium-ion, ang kadahilanan na naglilimita ay pangunahin ang kondaktibiti ng kuryente.Sa partikular, ang hindi sapat na kondaktibiti ng positibong materyal ng elektrod ay direktang naglilimita sa aktibidad ng electrochemical reaction.Kinakailangang magdagdag ng angkop na conductive agent upang mapahusay ang conductivity ng materyal at bumuo ng conductive network upang magbigay ng mabilis na channel para sa electron transport at matiyak na ang aktibong materyal ay ganap na ginagamit.Samakatuwid, ang conductive agent ay isa ring kailangang-kailangan na materyal sa baterya ng lithium ion na may kaugnayan sa aktibong materyal.
Ang pagganap ng isang conductive agent ay nakasalalay sa isang malaking lawak sa istraktura ng mga materyales at ang mga kaugalian kung saan ito ay nakikipag-ugnay sa aktibong materyal.Ang mga karaniwang ginagamit na lithium ion battery conductive agent ay may mga sumusunod na katangian:
(1) Carbon black: Ang istraktura ng carbon black ay ipinahayag sa pamamagitan ng antas ng pagsasama-sama ng mga carbon black particle sa isang chain o isang hugis ng ubas.Ang mga pinong particle, ang densely packed network chain, ang malaking partikular na surface area, at ang unit mass, na kapaki-pakinabang upang bumuo ng chain conductive structure sa electrode.Bilang isang kinatawan ng mga tradisyunal na conductive agent, ang carbon black ay kasalukuyang pinaka-tinatanggap na ginagamit na conductive agent.Ang disadvantage ay mataas ang presyo at mahirap i-disperse.
(2)Graphite: Ang conductive graphite ay nailalarawan sa pamamagitan ng laki ng butil na malapit sa positibo at negatibong aktibong materyales, isang katamtamang tiyak na lugar sa ibabaw, at mahusay na conductivity ng kuryente.Ito ay gumaganap bilang isang node ng conductive network sa baterya, at sa negatibong elektrod, hindi lamang nito mapapabuti ang conductivity, kundi pati na rin ang kapasidad.
(3) P-Li: Ang Super P-Li ay nailalarawan sa pamamagitan ng maliit na laki ng butil, katulad ng conductive carbon black, ngunit katamtaman ang tiyak na lugar sa ibabaw, lalo na sa anyo ng mga sanga sa baterya, na lubhang kapaki-pakinabang para sa pagbuo ng isang conductive network.Ang disadvantage ay mahirap i-disperse.
(4)Carbon nanotubes(CNTs): Ang mga CNT ay mga conductive agent na lumitaw sa mga nakaraang taon.Sila ay karaniwang may diameter na humigit-kumulang 5nm at haba ng 10-20um.Hindi lamang sila maaaring kumilos bilang "mga wire" sa mga conductive network, ngunit mayroon ding double electrode layer effect upang magbigay ng play sa mga high-rate na katangian ng supercapacitors.Ang magandang thermal conductivity nito ay nakakatulong din sa pag-alis ng init sa panahon ng pag-charge at pag-discharge ng baterya, bawasan ang polarization ng baterya, pagbutihin ang pagganap ng mataas at mababang temperatura ng baterya, at pahabain ang buhay ng baterya.
Bilang isang conductive agent, ang mga CNT ay maaaring gamitin kasama ng iba't ibang positibong electrode na materyales upang mapabuti ang kapasidad, rate, at cycle ng pagganap ng materyal/baterya.Ang mga positibong materyales ng elektrod na maaaring gamitin ay kinabibilangan ng: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, polymer positive electrode, Li3V2(PO4)3, manganese oxide, at mga katulad nito.
Kung ikukumpara sa iba pang karaniwang conductive agent, ang carbon nanotubes ay may maraming pakinabang bilang positibo at negatibong conductive agent para sa mga baterya ng lithium ion.Ang carbon nanotubes ay may mataas na electrical conductivity.Bilang karagdagan, ang mga CNT ay may malaking aspect ratio, at ang mas mababang halaga ng karagdagan ay maaaring makamit ang isang percolation threshold na katulad ng iba pang mga additives (pinapanatili ang distansya ng mga electron sa compound o lokal na paglipat).Dahil ang mga carbon nanotubes ay maaaring bumuo ng isang napakahusay na network ng transportasyon ng elektron, ang isang halaga ng conductivity na katulad ng isang spherical particle additive ay maaaring makamit na may lamang 0.2 wt% ng mga SWCNT.
(5)Grapheneay isang bagong uri ng two-dimensional flexible planar carbon material na may mahusay na electrical at thermal conductivity.Pinapayagan ng istraktura ang layer ng graphene sheet na sumunod sa mga aktibong particle ng materyal, at magbigay ng isang malaking bilang ng mga conductive contact site para sa positibo at negatibong electrode active material particle, upang ang mga electron ay maaaring isagawa sa isang dalawang-dimensional na espasyo upang bumuo ng isang malaking lugar na conductive network.Kaya ito ay itinuturing na perpektong conductive agent sa kasalukuyan.
Ang carbon black at ang aktibong materyal ay nasa point contact, at maaaring tumagos sa mga particle ng aktibong materyal upang ganap na mapataas ang ratio ng paggamit ng mga aktibong materyales.Ang carbon nanotubes ay nasa point line contact, at maaaring interspersed sa pagitan ng mga aktibong materyales upang bumuo ng isang istraktura ng network, na hindi lamang nagpapataas ng conductivity, Kasabay nito, maaari din itong kumilos bilang isang bahagyang bonding agent, at ang contact mode ng graphene ay point-to-face contact, na maaaring kumonekta sa ibabaw ng aktibong materyal upang bumuo ng isang malawak na lugar na conductive network bilang isang pangunahing katawan, ngunit mahirap ganap na masakop ang aktibong materyal.Kahit na ang dami ng idinagdag na graphene ay patuloy na nadaragdagan, mahirap na ganap na magamit ang aktibong materyal, at i-diffuse ang mga Li ions at masira ang pagganap ng elektrod.Samakatuwid, ang tatlong materyales na ito ay may magandang pantulong na kalakaran.Ang paghahalo ng carbon black o carbon nanotubes sa graphene upang makabuo ng isang mas kumpletong conductive network ay maaaring higit pang mapabuti ang pangkalahatang pagganap ng elektrod.
Bilang karagdagan, mula sa pananaw ng graphene, ang pagganap ng graphene ay nag-iiba mula sa iba't ibang paraan ng paghahanda, sa antas ng pagbabawas, ang laki ng sheet at ang ratio ng carbon black, ang dispersibility, at ang kapal ng electrode lahat ay nakakaapekto sa mga kalikasan ng mga conductive agents nang malaki.Kabilang sa mga ito, dahil ang function ng conductive agent ay upang bumuo ng isang conductive network para sa electron transport, kung ang conductive agent mismo ay hindi maayos na nakakalat, mahirap na bumuo ng isang epektibong conductive network.Kung ikukumpara sa tradisyunal na carbon black conductive agent, ang graphene ay may ultra-high specific surface area, at ang π-π conjugate effect ay nagpapadali sa pagsasama-sama sa mga praktikal na aplikasyon.Samakatuwid, kung paano gawing isang mahusay na sistema ng pagpapakalat ang graphene at gamitin nang husto ang mahusay na pagganap nito ay isang pangunahing problema na kailangang lutasin sa malawakang aplikasyon ng graphene.
Oras ng post: Dis-18-2020