Carbon nanotubes as a conductive additive to enhance lithium batteries' anodes performance

In light of the growing importance of lithium ion batteries, efforts must be made to improve the capacity and stability of these devices. The objective of this work is to understand the impact of using carbon nanotubes as a conductive additive of the batteries' anode to improve their electrochemical performance, in view of their possible application in a pilot-scale production. To investigate the effects of this addition, measurements were carried out on rheological behaviour, adhesion to the substrate and electrochemical stability. Different binders - a CMC/SBR blend and two different PAA/PAM based polymers - were tested to see which could be the most performing one when nanotubes are used. Finally, the economic aspect of adding nanotubes is also briefly considered. It was found out that nanotubes help improving the electrochemical stability of the cells as well as their discharge capacity, with the only drawback being a more diluted formulation and therefore a higher energy expenditure to manufacture the electrodes.

Vista la crescente importanza che le batterie agli ioni di litio stanno assumendo, è imperativo, per la ricerca, concentrarsi sul miglioraramento della capacità e stabilità di questi dispositivi. L'obbiettivo di questo lavoro è verificare quale possa essere l'impatto derivante dall'utilizzo di nanotubi di carbonio come agente conduttivo nell'anodo di queste batterie, al fine di migliorarne le performance elettrochimiche in vista di una produzione pilota. Per investigare tale effetto, sono state eseguite misure reologiche, di adesione al substrato e di stabilità elettrochimica. Per capire quale fosse il legante polimerico più performante dopo l'aggiunta dei nanotubi, ne sono stati testati diversi, tra i quali un blend CMC/SBR e due diversi polimeri basati su PAA e PAM. Infine è stato anche brevemente considerato l'impatto economico dell'uso dei nanotubi. Utilizzando questo additivo, si è riscontrato un miglioramento della stabilità elettrochimica e della capacità di scarica degli elettrodi, con l'unico effetto avverso di dover diluire la formulazione e quindi avere un maggiore costo energetico per la produzione degli elettrodi stessi.