碳纳米管纸作集流体在柔性锌锰电池中的应用

研究了晶须状碳纳米管导电纸作为集流极对锌锰电池放电性能的影响。使用晶须状碳纳米管(MWCNTs),通过抽滤法制备出碳纳米管纸,利用扫描电子显微镜(SEM)对碳纳米管导电纸进行表征。碳纳米管导电纸作为柔性锌锰电池集流体,正极极片采用二氧化锰为活性材料,负极采用金属锌为电极,使用计算机控制精密电池测试仪测试其电化学性能。实验表明,柔性锌锰电池具有良好的机械柔性,弯曲状依旧保持电压稳定。与采用石墨为集流体的传统锌锰电池相比,在0.3mA恒流放电的情况下,碳纳米管纸作为集流体,锌锰电池的放电时间增加了64.2%,比容量提高186%,比能量提高172%。碳纳米管纸作为集流体的柔性锌锰电池表现出极佳优越性,并且碳纳米管纸的密度对电池放电性能有着较大的影响。     

稀土氧化物和碳纳米管共掺导电纸的电磁屏蔽性能研究

以纸纤维作为基体,稀土掺杂碳纳米管作为导电剂,采用高速剪切分散工艺混合均匀,通过真空抽滤制备碳纳米管复合导电纸,并研究了其电磁屏蔽性能。采用扫描电子显微镜、四探针电阻仪和矢量网络分析仪对其进行表征。结果表明,分别采用CeO_2、Pr_6O_(11)和Sm_2O_3掺杂碳纳米管作为导电添加剂。CeO_2作为稀土添加剂时,电磁屏蔽性能最佳,导电纸的电磁屏蔽性能提高了约2dB。CeO_2稀土氧化物在碳纳米管中掺杂量从15%(wt,质量分数,下同)增加到35%时,碳纳米管导电纸的电磁屏蔽性能先增强后减弱,在CeO_2掺杂量为20%时达到最大值,在1000MHz时屏蔽效能达到-29.4dB。     

以电解二氧化锰/多壁碳纳米管/纸纤维复合材料作集流体和正极片的高能量柔性锌锰电池

以电解二氧化锰(EMD)为正极活性材料,多壁碳纳米管(MWCNTs)为导电剂,纸纤维为基体制得复合纸,并将复合纸代替石墨片集流体和正极片应用于柔性锌锰电池。采用扫描电子显微镜对复合纸进行表征,并通过恒流放电测试其放电性能。结果显示,采用复合纸的电池放电比容量是传统锌锰电池的3倍,使EMD利用率从7.4%提高到43.8%,且在较大电流放电和弯曲放电情况下仍能保持明显的放电性能优势。     

碳纳米管/纤维素纤维复合纸及其电磁屏蔽性能研究

研究了以碳纳米管(CNTs)作为导电剂纤维素纤维为基体的复合纸的制备工艺和电磁屏蔽性能。通过使用球磨、超声、剪切和磁力搅拌等多种分散工艺制得CNTs/纤维素纤维复合纸,研究了不同分散工艺对复合纸性能的影响,并确定最佳制备工艺。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)对CNTs检测检测。采用四探针电阻仪、矢量网络分析仪对CNTs/纤维素纤维复合纸进行性能检测。研究结果表明,球磨与剪切复合工艺制得的CNTs/纤维素纤维复合纸电导率达到47.35S/m,电磁屏蔽效能最高,为18~22.5dB,具有较好的性能。     

碳纳米管导电纸的制备及改性研究

以纸纤维作为载体,碳纳米管(CNTs)为导电剂,采用普通造纸的工艺制成碳纳米管导电纸。通过对碳纳米管的石墨化处理改性导电纸性能,采用X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪等对其表征。研究表明,当纸纤维和碳纳米管加载比为1∶1时,碳纳米管经石墨化改性后,导电纸电导率和导热系数大幅增大,在175~2 700 MHz频段,电磁屏蔽效能提高到-28~-35dB,对比未石墨化碳纳米管导电纸屏蔽效能平均提高10dB。     

不同导电剂导电纸的电磁屏蔽效能研究

研究了碳纳米管、石墨、炭黑及其混合材料作为导电剂与纸纤维复合制成导电纸的电磁屏蔽的效能。采用普通造纸法成型导电纸。使用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪对其进行表征,其中炭黑导电纸的电磁屏蔽效能最好,屏蔽效能为-28~-35dB。掺杂碳纳米管对石墨的导电性和屏蔽性能改变巨大。在2500MHz以上碳纳米管导电纸屏蔽效能接近并超越炭黑导电纸,表明碳纳米管在高频率情况下表现出更强的屏蔽能力。     

碳纳米管含量对碳纳米管-纤维素复合材料电磁屏蔽性能的影响

以石墨化处理的碳纳米管为导电填料、纤维素纤维为基体,用真空抽滤法制备碳纳米管-纤维素纤维复合材料,用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪等手段对其进行了表征,研究了碳纳米管含量对碳纳米管-纤维素复合材料电磁屏蔽性能的影响。结果表明,样品的形状和电阻可控,具有良好的柔韧性、导电性能和电磁屏蔽性能。碳纳米管吸附于纤维上,构成了良好的导电网络。在碳纳米管加载量由10%提高到71%的过程中,碳纳米管复合纸的电导率和屏蔽性能明显提高,电导率由9.92 S/m提高为216.3 S/m,在175 MHz-1600 MHz频段屏蔽效能由15d B提高为45d B。     

多壁碳纳米管纸作正极集流体的锂硫电池性能

为了改善锂硫电池的循环性能,以纸纤维为基体,多壁碳纳米管(MWCNTs)为导电剂,采用真空抽滤法制得MWCNTs导电纸,并将MWCNTs导电纸作为正极集流体代替铝箔应用于锂硫电池。对MWCNTs导电纸进行了形貌结构表征和电化学性能测试,并对循环后的MWCNTs导电纸电极进行EDS检测。结果显示,MWCNTs均匀地附着在纸纤维基体上,多空隙的MWCNTs导电纸三维结构明显。采用MWCNTs导电纸作集流体的锂硫电池在0.05C和1C倍率充放电下循环30次,比容量分别保持615mAh/g、496mAh/g,库伦效率达97.5%以上,且电荷转移电阻在循环后降低。EDS元素分析结果证实MWCNTs导电纸对多硫化锂有吸附作用,从而一定程度抑制了锂硫电池的穿梭效应。因此,以MWCNTs导电纸作为集流体能有效增加活性物质硫的负载量和接触面积,使锂硫电池具有良好的循环稳定性和库伦效率性能。     

碳纳米管导电纸集流体对三元锂离子电池的影响

以碳纳米管导体、纤维素纤维为基体制备碳纳米管导电纸。以此碳纳米管纸为集流体替代铝箔作为集流体组装纽扣电池。三元材料(NMC)为正极活性材料,制成浆料涂敷在碳纳米管纸表面制备成正极。利用Raman光谱、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等进行结构和性能表征。通过恒流充放电检测电化学性能。结果表明:碳纳米管导电纸代替铝箔作集流体,具有更好的电化学性能。在0.1C倍率时,三元/导电纸电极首次放电容量达到184mAh/g,三元/铝箔电极为178mAh/g,相比后者,前者提高了3%,在28次循环后,容量保持率在94%以上。     

碳纳米管多微孔集流体对氧化锡锂离子电池性能的影响

以纸纤维为基体,多壁碳纳米管(MWCNTs)为导电剂,采用真空抽滤法制得多微孔结构的导电纸。将MWCNTs导电纸作为负极集流体代替铜箔应用于氧化锡锂离子电池。采用场发射扫描电镜(SEM)进行表征。SEM显示,Sn O2均匀地分布在MWCNTs构建的三维导电网络的孔隙中。对循环后的MWCNTs导电纸负载Sn O2极片进行EDS元素分析,结果表明,三维多微孔集流体能充分均匀吸附Sn O2浆料,从而保证基体材料的结构稳定性和化学稳定性。电化学测试表明,MWCNTs导电纸作为负极材料Sn O2的集流体能够有效改善电池性能。在100 m A/g电流密度放电时,60次循环后比容量为580 m Ah/g,逐渐增大电流密度时电池比容量下降较为平缓,库伦效率保持在97%以上。     

碳纳米管纸/纳米硅复合电极的锂离子电池性能

采用纳米硅和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料作为活性材料,以纸纤维为基体,MWCNTs为导电剂制得的MWCNTs导电纸代替铜箔集流体应用于硅基锂离子电池。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、恒流放电测试、电化学阻抗对复合材料的形貌和电化学性能进行分析。结果表明,采用MWCNTs导电纸-纳米硅复合的锂离子电池在80mA/g的电流密度下,循环50次后比容量达到约1000mAh/g,在2000mA/g大电流密度下仍保持好的循环稳定性。     

碳纳米管在1～6GHz频段的电磁波屏蔽性能

研究了碳纳米管高频电磁波的屏蔽性能.碳纳米管经微波处理后在丙酮中经高速剪切分散,再加入到硅橡胶中经超声和搅拌分散制成试样.采用扫描电镜(SEM)观测碳纳米管在基体中的分散状况,采用AV3620型矢量网络分析仪检测电磁屏蔽性能.研究显示,随着碳纳米管加载量的增加,试样的导电性能和电磁屏蔽性能均得到 改善.碳纳米管加载量达到12%(质量分数,下同)时,试样的表面电阻率下降9个数量级,减小到103Ω,电磁屏蔽性能大幅提高.在1～6GHz频率范围内,屏蔽效能达到-30～-42dB.     

十八胺改性碳纳米管导电纸的性能研究

以多壁碳纳米管为导电剂,通过十八胺修饰改性,使用常规印刷技术,将经过十八胺修饰后的碳纳米管沉积于纸纤维网络上,制成可运用于电子器件的碳纳米管导电纸,并运用扫描电子显微镜、矢量网络分析仪、红外光谱仪与表面电阻测量仪对其进行表征。结果表明,经过十八胺修饰过的碳纳米管,其分散性能提高,表面电阻率大幅度下降,电磁屏蔽性能大幅提高。     

表面改性和复合工艺对金属纤维/聚合物复合材料性能的影响

以不锈钢纤维为导电填料,分别与ABS和PP复合,制得了电磁屏蔽用导电高分子复合材料。考察了表面改性和复合工艺对金属纤维／聚合物复合材料性能的影响。结果表明,用不同表面处理剂处理不锈钢纤维后,随纤维表面张力增加,复合材料的电阻率增加。使用母料法工艺可以有效地改善金属纤维在聚合物基体中的分散,从而提高复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能。     

多孔碳纳米管纸负载中空硅微球作为阳极的高容量锂硅电池

为提高硅基锂离子电池的电化学性能,制备了一种多微孔结构的集流体。以纸纤维为基体,多壁碳纳米管（MWCNTs）为导电剂,制得MWCNTs/纸纤维复合多孔导电纸代替铜箔作为负极集流体。MWCNTs负载中空Si微球复合材料作为负极活性材料。FESEM分析显示,中空Si-MWCNTs复合活性物质均匀分布在MWCNTs构建的三维导电网络的孔隙中,从而保证了材料的结构稳定性和化学稳定性。所制备的中空Si-MWCNTs/纸纤维复合锂离子电池具有良好的循环稳定性和较高的比容量,同时具有可逆性。在0.02 C的电流密度下,循环30次后其比容量稳定在1 300 mAh/g。在3 C的大电流密度下,比容量仍可稳定保持在330 mAh/g。恢复0.25 C充放电后,容量恢复为1 150 mAh/g。     

液体激活镁锰纸电池的研究

研究了碳纳米管掺杂镁锰纸电池的电化学性能。以碳纳米管掺杂MnO2作为正极材料,金属镁为负极材料,组装成薄膜纸电池。分别以绿豆汤、尿液、自来水、3%NaCl和牛奶液体为激活剂,检测电池的放电性能。采用扫描电子显微镜(SEM)分析正极材料结构,采用CT-3008W-5V5mA-S4检测仪测试纸电池的电化学性能。研究结果显示,以绿豆汤为电池激活剂,镁锰电池具有最佳的综合性能,放电容量达到5mAh,放电时间达到600min。     

陶瓷/碳纳米管复合材料的制备、性能及韧化机理

评述和讨论了碳纳米管增强陶瓷基复合材料的制备工艺,包括碳纳米管在陶瓷基体上的分散和材料的烧结成型,添加碳纳米管后材料力学性能、导电和导热等物理性能的改善以及韧化机理,指出碳纳米管在陶瓷材料基体上的均匀分散,碳纳米管在组织中存活,碳纳米管与陶瓷基体的界面结合状态是影响碳纳米管增强陶瓷基复合材料性能提高的关键.     

PAN/MWNTs纳米纤维的制备及电磁屏蔽性能研究

采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈/多壁碳纳米管(PAN/MWNTs)复合纳米纤维。利用红外光谱和扫描电镜分别对纳米纤维结构和形貌进行了表征分析,并用高阻仪和矢量网络分析仪分别对PAN/MWNTs纳米纤维的导电性能及电磁屏蔽性能进行了测试。结果表明,随着MWNTs含量的增加,纤维直径减小,纤维的导电性能增强;纳米纤维膜在低频段均表现良好的电磁屏蔽效果,在1～15MHz频率范围内,当碳纳米管的含量达到10%以上时,屏蔽率达到90%以上。     

MFC增强碳纳米纸的制备及其电磁屏蔽效能

为提高碳纳米纸(BP)力学性能,将微纤化纤维素(MFC)与多壁碳纳米管(MWCNT)混合,采用真空抽滤的方法制备MFC/BP。详细研究了MFC/BP的微观形貌、力学性能、电学性能、电磁屏蔽效能。研究表明,MFC均匀分散在碳纳米管中,形成了纤维骨架,碳纳米管相互穿插缠绕分布在纤维骨架周围形成网状结构。随着MFC含量的增加,MFC/BP的力学性能明显提高。当MFC与MWCNT质量比为1/1时,碳纳米纸的拉伸强度为11.76 MPa,比纯碳纳米纸提升了979%;在8.2～12.4 GHz频段内,碳纳米纸(厚度约55μm)的电磁屏蔽效能为24～30 dB。     

单壁碳纳米管无纺布/环氧树脂复合材料的电磁屏蔽性能

采用一种导电材料预制体-单壁碳纳米管(Single-wall carbon nanotube,SWCNT)无纺布与环氧树脂复合制备了电磁屏蔽复合材料,并对所制复合材料的电磁屏蔽性能进行了表征。结果表明:所制复合材料对电磁波的屏蔽效率随SWCNT无纺布厚度的增加而增加。在较低的SWCNT无纺布填加量下所制复合材料可以实现对低频电磁波较高的屏蔽效率。不同于填加粉体导电材料所制电磁屏蔽复合材料,作为导电材料预制体使用的SWCNT无纺布是一个独立的整体导电薄膜,可以直接引入到基体当中,不存在分散问题。并且通过简单的导电预制体多层叠加的方式即可实现复合材料更高的屏蔽效率。