简介：美国科学家研究了在锂离子电池电极中使用不同的导电填充材料，并发现在镍钴锰阴极中添加单壁碳纳米管可以改善电池的整体电导率和更高的倍率能力。根据该小组的研究结果，可以为高功率和高能量电池电极的设计提供新的见解。在改善当今能量存储技术的多种方法中，添加导电的“填充剂”是可行的。电极上的材料有望带来更好的速率能力，电导率和整体电池性能。由德克萨斯大学奥斯汀分校（UTA）领导的科学家解释说：“尽管已经广泛开发了各种导电填料，但是这些填料的几何形状和尺寸如何影响电极的电导率，结构以及最终对电化学的理解是高能量的。存储系统的数量仍然不足。该团队对三种不同的导电碳材料进行了实验，以确定哪种材料具有最佳性能。可以使用不同量的单壁碳纳米管，石墨烯纳米片和“ SuperP”。 （通常在锂离子电池中用作导电填料的一种炭黑颗粒）被添加到镍钴锰（NCM）阴极中。然后使用各种光谱和电化学表征技术测量这些阴极。在《应用物理评论》上发表的一篇论文揭示了高能量存储系统中使用的厚电池电极中导电填料的尺寸效应。锂离子电池的应用受到限制，因为它们无法满足高功率输出和可逆储能的要求。主要挑战是开发一种既能产生高能量又能产生能量的电极系统。作为关键成分之一，导电填充剂在电池电极中起着至关重要的作用，有助于形成导电性并塑造电极结构，从而显着确定倍率能力。单壁碳纳米管（SWCNT）已被证明是性能最好的添加剂。研究小组观察到，纳米管在NCM颗粒周围形成了导电涂层，并且在NCM颗粒之间形成了相互连接的网络。石墨烯纳米片具有相似的效果，但所得结构不均匀。最好的SWCNT电极的容量为142毫安小时/克（mAh / g），充电速率为0.2摄氏度，降至101mAh / g。当利率提高到2C组时，还发现SWCNT的重量的0.16％足以确保良好的导电性。 UTA的Guihua Yu解释说：“当将导电填料添加到绝缘基质中时，一旦形成了穿过复合材料的第一条导电路径，电导率就会显着增加。”该组织表示，其发现表明，以这种方式集成SWCNT可以促进更好的离子和电荷转移，从而使电池性能更好，尤其是在高放电速率下。总体而言，对导电填料性能的更好理解可以为高能量/功率密度电极的设计打开新的大门。