У поточній комерційній системі літій-іонних акумуляторів обмежуючим фактором є в основному електропровідність.Зокрема, недостатня провідність матеріалу позитивного електрода безпосередньо обмежує активність електрохімічної реакції.Необхідно додати відповідний провідний агент для підвищення провідності матеріалу та побудувати провідну мережу, щоб забезпечити швидкий канал для транспортування електронів і забезпечити повне використання активного матеріалу.Тому провідний агент також є незамінним матеріалом в літій-іонній батареї відносно активного матеріалу.

Ефективність провідного агента значною мірою залежить від структури матеріалів і способу, яким він контактує з активним матеріалом.Електропровідні агенти для літій-іонних акумуляторів, які зазвичай використовуються, мають такі характеристики:

(1) Сажа: Структура сажі виражається ступенем агрегації частинок сажі в ланцюг або форму винограду.Дрібні частинки, щільно упакований мережевий ланцюг, велика питома поверхня та одиниця маси, які сприяють формуванню ланцюгової провідної структури в електроді.Будучи представником традиційних провідних речовин, сажа в даний час є найбільш широко використовуваним провідним агентом.Недоліком є ​​висока ціна і важко розійтися.

(2)Графіт: Провідний графіт характеризується розміром частинок, близьким до розміру позитивних і негативних активних матеріалів, помірною питомою поверхнею та хорошою електропровідністю.Він діє як вузол провідної мережі в акумуляторі, а в негативному електроді може не тільки покращити провідність, але й ємність.

(3) P-Li: Super P-Li характеризується малим розміром частинок, подібним до електропровідної сажі, але помірною питомою поверхнею, особливо у формі розгалужень в акумуляторі, що дуже вигідно для формування провідної мережі.Недоліком є ​​те, що його важко розвести.

(4)Вуглецеві нанотрубки (ВНТ): ВНТ – це провідні речовини, які з’явилися в останні роки.Зазвичай вони мають діаметр близько 5 нм і довжину 10-20 мкм.Вони можуть не тільки діяти як «дроти» в провідних мережах, але також мати ефект подвійного електродного шару, щоб надати перевагу високошвидкісним характеристикам суперконденсаторів.Його хороша теплопровідність також сприяє розсіюванню тепла під час заряджання та розряджання батареї, зменшує поляризацію батареї, покращує продуктивність батареї при високих і низьких температурах і продовжує термін служби батареї.

Як провідний агент, УНТ можна використовувати в поєднанні з різними матеріалами позитивного електрода для покращення ємності, швидкості та продуктивності циклу матеріалу/батареї.Матеріали позитивного електрода, які можна використовувати, включають: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, полімерний позитивний електрод, Li3V2(PO4)3, оксид марганцю тощо.

Порівняно з іншими поширеними провідними агентами вуглецеві нанотрубки мають багато переваг як позитивні та негативні провідні агенти для літій-іонних батарей.Вуглецеві нанотрубки мають високу електропровідність.Крім того, ВНТ мають велике співвідношення сторін, і менша кількість додавання може досягти порогу перколяції, подібного до інших добавок (підтримуючи відстань електронів у сполуці або локальну міграцію).Оскільки вуглецеві нанотрубки можуть утворювати високоефективну мережу транспорту електронів, значення провідності, подібне до добавки сферичних частинок, може бути досягнуто лише з 0,2 мас.% ОУНТ.

(5)Графенце новий тип двовимірного гнучкого плоского вуглецевого матеріалу з чудовою електро- та теплопровідністю.Структура дозволяє графеновому листовому шару прилипати до частинок активного матеріалу та забезпечувати велику кількість провідних місць контакту для частинок активного матеріалу позитивного та негативного електродів, щоб електрони могли проводитися у двовимірному просторі, утворюючи провідна мережа великої площі.Таким чином, на даний момент він вважається ідеальним провідним агентом.

Сажа та активний матеріал знаходяться в точковому контакті та можуть проникати в частинки активного матеріалу, щоб повністю збільшити коефіцієнт використання активних матеріалів.Вуглецеві нанотрубки знаходяться в точковому контакті та можуть бути вкраплені між активними матеріалами для формування мережевої структури, яка не тільки збільшує провідність, у той же час, вона також може діяти як частковий сполучний агент, а режим контакту графену є контактом «точка до лиця», який може з’єднати поверхню активного матеріалу, щоб утворити провідну мережу великої площі як основне тіло, але важко повністю покрити активний матеріал.Навіть якщо кількість доданого графену постійно збільшується, важко повністю використовувати активний матеріал, дифундувати іони літію та погіршувати характеристики електрода.Тому ці три матеріали мають хорошу взаємодоповнюючу тенденцію.Змішування сажі або вуглецевих нанотрубок з графеном для створення більш повної провідної мережі може додатково покращити загальну продуктивність електрода.

Крім того, з точки зору графену, продуктивність графену залежить від різних методів приготування, за ступенем відновлення, розміром листа та співвідношенням сажі, здатністю до диспергування та товщиною електрода – все це впливає на природу. провідних агентів значно.Серед них, оскільки функцією провідного агента є побудова провідної мережі для транспорту електронів, якщо сам провідний агент погано диспергований, важко побудувати ефективну провідну мережу.У порівнянні з традиційним провідним агентом сажі графен має надвисоку питому поверхню, а ефект π-π спряженого спрощує агломерацію в практичних застосуваннях.Таким чином, як зробити так, щоб графен утворив хорошу дисперсійну систему та повною мірою використав його чудову продуктивність, є ключовою проблемою, яку необхідно вирішити при широкому застосуванні графену.