本文選題：碳納米管 + 柔性紙質(zhì)電池��； 參考：《南昌大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：科技的進(jìn)步,使得當(dāng)今使用的各種便攜個人電子產(chǎn)品在不斷更新?lián)Q代,越薄、越輕便更是現(xiàn)時代消費(fèi)者對電子產(chǎn)品的首要指標(biāo),電池也必須隨著這一變化向薄和輕便發(fā)展。而科學(xué)發(fā)展觀,經(jīng)濟(jì)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求,更需要電池小型化、輕型化并對環(huán)境零污染。本研究采用以二氧化錳為正極,鋅為負(fù)極的鋅錳電池制備成柔性紙質(zhì)電池,探究新型納米材料碳納米管在柔性鋅錳電池中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)利用碳納米管、乙炔炭黑、石墨摻雜在正極材料中作為導(dǎo)電劑,研究其有效的氯化物電解質(zhì)溶液配比,并制備出高導(dǎo)電性能的碳納米管紙作為柔性集流體。實(shí)驗(yàn)證明,碳納米管是構(gòu)建柔性電極的理想材料,獨(dú)特的管狀結(jié)構(gòu)使得碳納米管無論是作為導(dǎo)電劑,還是其宏觀材料碳納米管紙作為集流體,均能在一定程度上提高柔性鋅錳電池的性能。化學(xué)氣相沉積法制備得的碳納米管團(tuán)簇彎曲、表面雜質(zhì)較多,并且有較多缺陷,使用酸化處理和石墨化處理能有效地改善其性能,去除雜質(zhì)提高其純度,修復(fù)缺陷,分散并斷開團(tuán)簇的碳納米管,使得碳納米管在改性電池放電性能中達(dá)到預(yù)期的效果。碳納米管、石墨、乙炔炭黑作為柔性鋅錳電池正極導(dǎo)電劑,都能改善電池的放電時間和放電容量。碳納米管作導(dǎo)電劑時,電池在0.2mA電流放電下,放電時間達(dá)到252h,容量達(dá)到50.2mAh。當(dāng)鋅錳電池的放電電流不斷升高時,電池的容量都有所下降。其中未摻雜導(dǎo)電劑的電池容量損失最多,達(dá)到62.3%,而摻雜導(dǎo)電劑的電池容量損失依次為43.7%、40.2%和13.7%。摻雜碳納米管的電池容量損失最小。說明了碳納米管在大電流放電時放電性能的優(yōu)越性,相比乙炔炭黑和石墨具有明顯的優(yōu)勢,有很大的應(yīng)用開發(fā)價值。柔性鋅錳電池的電解質(zhì)溶液應(yīng)用氯化鋅和氯化銨的混合溶液,可以取長補(bǔ)短。最理想的電解質(zhì)溶液組成為4.9mol/L左右的氯化銨和0.7mol/L左右的氯化鋅混合電解質(zhì),并且在電解質(zhì)溶液加入少量的氯化鈣,可以減緩電池的自放電,使其儲存時間延長。利用碳納米管紙作高導(dǎo)電的柔性集流體,開創(chuàng)了一種制作柔性鋅錳電池的新方案。碳納米管紙的電化學(xué)性能優(yōu)越,制備的柔性鋅錳電池具有良好的機(jī)械柔性,彎曲狀依舊保持電壓穩(wěn)定。制備碳納米管時采用較長時間高速剪切,可以使碳納米管與紙漿均勻分散,紙漿與碳納米管比例為2:1時的碳納米管導(dǎo)電紙性能較好。碳納米管比例越多反而會使碳納米管發(fā)生團(tuán)簇,影響導(dǎo)電紙性能。與傳統(tǒng)集流體石墨相比,碳納米管紙作為集流體的柔性鋅錳電池放電時間更持久且比容量、比能量密度得到提高。柔性鋅錳電池集流體的電阻并不是影響電池放電性能的唯一因素,并且碳納米管紙滾壓后密度對電池放電性能有著較大的影響,密度在0.6—0.7g/cm3范圍內(nèi)的碳納米管紙使得電池放電效果最佳,適度滾壓能提高其導(dǎo)電性和電池放電性能,過度滾壓反而會使其放電性能降低。采用將正極活性材料涂覆在碳納米管導(dǎo)電紙集流體的柔性鋅錳電池的新工藝,能有效的提高單位體積內(nèi)正極材料的含量,改善正極材料堆積和脫落的現(xiàn)象,提高電池的放電時間和容量,盡管涂覆的正極活性材料質(zhì)量更大,但柔性鋅錳電池卻還保持高比容量,最高能達(dá)到140mAh/g。正極和集流體一體化,與柔性鋅錳電池以往的工藝時涂覆在漿層紙上相比,減小了正極材料與正極集流體直接的距離,縮短了電子之間傳遞距離。新工藝進(jìn)一步地改善了柔性鋅錳電池的放電性能,更適合柔性鋅錳電池的發(fā)展。
[Abstract]:A flexible paper battery is prepared by using carbon nanotubes , acetylene black and graphite as a conductive agent . The results show that the carbon nanotubes are ideal materials for flexible zinc - manganese batteries . The carbon nanotubes , graphite and acetylene black are used as the conductive agents to improve the discharge time and discharge capacity of the flexible zinc - manganese batteries . The invention relates to a novel process for preparing a flexible zinc - manganese battery , which can effectively improve the content of a positive electrode material in a unit volume and improve the performance of the conductive paper .

【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM911.14;TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號：1851775