碳纳米管CVD直接生长技术在高效能源电池中的应用研究

发布时间：2017-12-24 03:23

  本文关键词：碳纳米管CVD直接生长技术在高效能源电池中的应用研究　出处：《温州大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：镍氢电池(Ni-MH)具有高能量密度、长寿命、无记忆效应、无污染等优点,在新型能源电池中占有举足轻重的地位。实验中经常使用湿法涂覆工艺制备镍氢电池电极,然而这种工艺耗时长,制备繁琐,在循环过程中活性物质易脱落,会降低电池比容量,缩短电池循环寿命。因此,本论文的目的就是提高电池的放电比容量和循环寿命,并降低电池内阻。碳纳米管(CNT)由于其优越的物理化学性能、导电性,以及极高的比表面积,而被应用到各个领域中。目前,制备碳纳米管通常有两种方法,即表面沉积催化层的化学气相沉积原位法和将CNT附着到表面的间接法。然而这些方法制备的碳纳米管都很难实现与基底的自然结合,接触电阻大,导电性能差,附着性不佳。因此,本论文的重点就是制备出与基底强附着的碳纳米管,并用于改善镍氢电池性能。本实验通过化学气相沉积(CVD)技术直接生长CNT,泡沫镍基底不需要沉积额外的催化层。将生长了碳纳米管的泡沫镍用作镍氢电池集流体,通过干粉滚压技术制备正负电极,然后将其制备成开口式模拟电池,进行一系列的性能测试。研究表明,通过CVD直接生长工艺,碳纳米管可以从泡沫镍的内部长出,像导电桥梁一样穿插在活性物质颗粒之间,增加电极的机械强度,提高电荷转移能力,缩短电荷传输路径,降低电荷转移电阻。此外,碳纳米管可以将活性物质紧紧地固定到泡沫镍基底,减缓电池活性物质的脱落和内阻的增加,延长电池循环寿命。电池系统A的放电比容量可以达到360.9m Ah/g,比未生长碳纳米管的电池B增加了18%,且电荷转移电阻降低约37.5%。与此同时,直接生长碳纳米管和添加粘合剂PTFE后,电池的充放电寿命得到大大的提高,经过220个充放电循环次数,其放电比容量仅仅衰减10.8%。由此可见,通过热CVD技术直接生长的碳纳米管可以大大提高镍氢电池充放电性能。
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912;TB383.1

【共引文献】

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本文编号：1326677