碳納米管作為電池材料的制作和應(yīng)用
? 直接生長法:在電池電極的基體材料表面,利用化學(xué)氣相沉積法直接生長碳納米管。以金屬箔或金屬網(wǎng)
為基體,將其置于反應(yīng)爐中,通入碳源氣體和催化劑,在高溫下碳源分解,碳原子在催化劑作用下在基體
表面生長成碳納米管,可使碳納米管與基體結(jié)合緊密,提高電極性能。
? 混合攪拌法:將碳納米管與電池活性材料、粘結(jié)劑等按一定比例混合,加入適量溶劑,在攪拌設(shè)備中
充分?jǐn)嚢?,使碳納米管均勻分散在體系中,再通過涂覆、壓制等工藝將混合物制成電池電極。
? 復(fù)合制備法:通過物理或化學(xué)方法,使碳納米管與其他功能性材料復(fù)合。如采用原位合成法,在碳納米
管表面生長金屬氧化物或硫化物等活性材料,形成復(fù)合結(jié)構(gòu),可綜合多種材料的優(yōu)勢,提高電池性能。
在電池中的應(yīng)用
? 鋰離子電池:在負(fù)極材料中添加碳納米管,可提高電極的電導(dǎo)率,加快鋰離子的傳輸速度,改善電池的
充放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性。還可與硅、錫等合金類負(fù)極材料復(fù)合,緩解材料在充放電過程中的體積膨脹問
題,提高電池的容量保持率。在正極材料中,碳納米管可作為導(dǎo)電添加劑,增強(qiáng)正極材料的導(dǎo)電性,提高
電池的能量密度和充放電效率。
? 超級電容器:碳納米管具有高比表面積和良好的導(dǎo)電性,可作為電極材料直接用于超級電容器。其多孔
結(jié)構(gòu)能提供大量的電荷存儲位點,使超級電容器具有高比電容和快速充放電能力。將碳納米管與石墨烯等
其他材料復(fù)合,可進(jìn)一步提高超級電容器的性能,拓展其在新能源汽車、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
? 鋰硫電池:碳納米管可用于構(gòu)建鋰硫電池的正極結(jié)構(gòu),利用其高導(dǎo)電性和特殊的孔結(jié)構(gòu),能夠有效吸附
多硫化物,抑制“穿梭效應(yīng)”,提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性和硫利用率,從而提升鋰硫電池的能量密度和使用壽命。