Lo stadio di evoluzione degli agenti conduttivi delle batterie agli ioni di litio spazia dai materiali di nerofumo dell'agente conduttivo a dimensione zero ai materiali unidimensionali di nanotubi di carbonio simili a fibre, e quindi ai materiali di grafene bidimensionali con struttura lamellare.

 

I materiali dell'agente conduttivo sono una parte importante delle batterie agli ioni di litio e svolgono un ruolo importante nelle prestazioni elettrochimiche delle batterie agli ioni di litio. Dopo aver aggiunto all'elettrodo una quantità appropriata di agente conduttivo, la velocità di trasferimento degli elettroni all'interno dell'elettrodo può essere efficacemente migliorata.

 

Il grafene presenta i vantaggi di un'eccellente meccanica, proprietà ottiche, elevata conducibilità termica, bassa resistività e forte stabilità. Come nuovo tipo di agente conduttivo della batteria al litio, grazie alla sua struttura a foglio unica (struttura bidimensionale), il contatto con il materiale attivo è una forma di contatto punto-superficie, che può massimizzare il ruolo dell'agente conduttivo e ridurre la quantità di agente conduttivo, in modo da poter utilizzare più materiali attivi e migliorare la capacità della batteria al litio.

 

Meccanismo conduttivo 

(1) La conduttività elettronica è elevata e l'uso di una piccola quantità di grafene può ridurre efficacemente la polarizzazione ohmica all'interno della batteria; (2) La struttura del foglio bidimensionale, il grafene, può raggiungere un contatto "superficiale" con il materiale attivo e può costruire una rete conduttiva nell'espansione polare da un'estensione spaziale maggiore. Realizza "conduttività a lungo raggio" sull'intero elettrodo; (3) Caratteristiche ultrasottili, tutti gli atomi di carbonio sul grafene possono essere esposti per il trasporto di elettroni, elevata efficienza di utilizzo degli atomi, quindi può formare una rete conduttiva completa con un utilizzo minimo. Migliorare la densità energetica della batteria; (4) elevata flessibilità, può essere in buon contatto con il materiale attivo, tamponare l'espansione del volume e la contrazione del materiale attivo durante la carica e la scarica, 

 

L'effetto come agente conduttivo è strettamente correlato alla quantità di esso aggiunto. Nel caso di piccole aggiunte, il grafene è molto meglio del nerofumo conduttivo perché può formare meglio una rete conduttiva. Tuttavia, il grafene con uno strato più spesso ostacolerà la diffusione degli ioni di litio e ridurrà la conducibilità ionica dell'elettrodo (6-9 strati sono generalmente considerati i più adatti). Tuttavia, a causa del suo costo elevato, della difficoltà di dispersione e dell'ostacolo alla trasmissione degli ioni di litio, non è stato completamente industrializzato.

 

Processo produttivo 

I metodi del processo di produzione del grafene includono principalmente il metodo di peeling meccanico, il metodo di stripping della fase liquida chimica, il metodo redox , il metodo di deposizione chimica da vapore, ecc., Il metodo di stripping della fase liquida e il metodo redox hanno un basso costo e una bassa purezza, adatti per batterie, supercondensatori, rivestimenti conduttivi e inchiostri conduttivi.

 

Negli ultimi progressi della ricerca, l'agente conduttivo selezionato per alcune batterie al litio è una pasta conduttiva binaria o ternaria miscelata tra CNT , grafene e nerofumo conduttivo . Il composto di agenti conduttivi in ​​slurry conduttivo è la richiesta delle applicazioni industriali ed è anche il risultato della sinergia e dell'eccitazione tra agenti conduttivi.

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