碳纳米管在柔性纸质锌锰电池中的应用

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1、碳纳米管在柔性纸质锌锰电池中的应用第一章绪论1.1引言如今电子产品随着科技的进步，智能、轻薄、便携已经成为必不可少的选择标准。随着这一变化，新一代电池也向着轻、薄、柔的趋势发展。与此同时，为顺应科学发展观，经济、环境可持续发展的要求，更需要电池小型化、轻型化并对环境零污染。然而，电子产品市场需求的增长，以及电子衣服、柔性等概念的相继提出，使得柔性纸质电池被开发以来，其成本更低，材料环保，尺寸和形状灵活等优势使得其广泛应用于人们的生活中。这种新型环保型柔性电池技术将会随着科学的发展被应用到越来越多的

2、技术产品中去，它的发展前景也会因为柔性电池性能的进一步完善而逐渐扩大。人们对于现代科技产品和高质量绿色生活的需求越来越高，这使得我们更加迫切的需要发展具有高能量密度的轻质柔性储能器件。锌锰电池目前是世界上产量最大、使用最广泛最频繁的电池，虽然从能量密度的角度考虑，锌锰电池虽不属于高能量密度的电池，但在今后很长一段时间内仍具有不可替代的作用。将常见的筒式锌锰电池，制作成薄膜具有良好柔性的纸质锌锰电池，加入新型高导电材料碳纳米管，提升锌锰电池的放电容量和能力密度，同时将碳纳米管制成柔性锌锰电池中的电极

3、，应用于柔性锌锰电池中，这一研究将拓展锌锰电池的使用范围........1.2柔性纸质电池纸质电池[1]这个概念最初是由以色列pom，并且还像纸一样，可以任意被裁减，穿刺、撕裂、撞击、甚至枪击都不会导致它漏液。这类新型的柔性电池材料绿色环保，解决了传统电池会产生的金属、锂及碱性化合物泄漏等问题，可作为一般的家庭垃圾加以处理。然而生产这种纸电池所需要的碳纳米管的生产成本很高，不适合大批量生产，因此其实用性也是有限的，只能把这种新型纸电池定位为一种探索性研究发明。......第二章实验材料设备及研究方

4、法2.1柔性电池材料的制备在碳纳米管的制备过程中，由于制备工艺的不同，会对碳纳米管的纯度和性能产生影响。在本实验中，采用化学气相沉积法制备碳纳米管，制备的碳纳米管存在较多的结晶缺陷，会发生弯曲和变性，石墨化程度较差，并且使用催化剂也会让碳纳米管中掺杂许多杂质，如催化剂颗粒、非晶碳、纳米碳颗粒等，均会对碳纳米管的性能造成影响[43]。同时碳纳米管会因为范德华力团聚在一起，不能加错重叠堆积在一起，过长的、端帽未打开的碳纳米管的各种性能也不理想[44]。因此，在柔性锌锰电池制备之前，对碳纳米管进行提纯和

5、分散的预处理，是十分必要的[45]。1）微波氧化处理称取适量晶须状碳纳米管，置于微波炉中进行微波氧化处理，其中微波炉功率为100、TEM、TGA分析扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope)是纳米材料研究领域应用最频繁的一个表征仪器[46]。SEM的观察工作空间大，表征范围宽，可以给我一个直观的证据。利用扫描电子显微镜，我们可以对制备的样品总体形貌进行准确直观的观测。例如在实验中，我们可以清楚的观测到制备的碳纳米管的形貌特征、团簇情况以及数量。采用FEI公司生产的QUA

6、NTA-200F型扫描电子显微镜如图2.1所示，对碳纳米管、正极活性材料、碳纳米管导电纸表面形貌进行分析。与SEM仅能观测到形貌特征的特点相比，透射电子显微镜(transitionelectronmicroscope)最大的优势在于拥有高分辨率。TEM是用来确定单根碳纳米管的管壁数和管径等结构信息的一个有效工具。对于单壁碳纳米管，TEM还可以准确的侧脸管径和确定碳纳米管中存在结构缺陷的程度。实验表征采用日本电子株式会社生产的TEM-1200EX。..........第三章柔性纸质电池正极材料研究.

7、........203.1引言........203.2不同导电剂对电极性能的影响......203.3不同配比电解质溶液对电极性能的影响........243.4不同电流恒流放电对电极性能的影响......263.5本章小结......29第四章柔性纸质电池集流体的研究.........314.1引言........314.2碳纳米管纸作柔性锌锰电池集流体的研究....314.2.1碳纳米管的石墨化及碳纳米管纸的制备.........314.2.2碳纳米管纸对电极性能测试.....324.2.3

8、不同工艺碳纳米管纸对电极性能影响.......374.2.4不同密度碳纳米管纸对电极性能影响.......404.3本章小结......43第五章新工艺柔性纸质电池性能研究.....445.1引言........445.2柔性纸质电池新工艺的研究....445.3本章小结......47第五章新工艺柔性纸质电池性能研究5.1引言在柔性锌锰电池研究中，碳纳米管既可以作为导电剂掺杂在正极二氧化锰里，提高正极材料的导电性，又可以把碳纳米管制备成导电纸作为电池集流体。两种方法均能在一定程度