基于纸纤维/晶须状碳纳米管/活性炭三元无金属集流体复合纸电极的柔性超级电容器

以纸纤维(PF)为基体,晶须状碳纳米管(WCNT)和活性炭(AC)为功能添加物,采用真空抽滤法制成PF/WCNT/AC三元无金属集流体复合电极。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)光谱仪、拉曼(Raman)光谱仪对其进行表征和分析,采用两电极测试体系对组装的超级电容器性能进行测试。结果表明,与涂布法所得的铝箔集流体(Al/WCNT/AC)电极相比,由PF/WCNT/AC三元复合电极组装的超级电容器比电容大幅提高,并展现出良好的充放电性能。在1mV/s的扫描速率下比电容达325F/g,几乎是Al/WCNT/AC超级电容器(108.7F/g)的3倍。PF/WCNT/AC超级电容器在0.4A/g电流密度下的比电容为95F/g,在3.2A/g电流密度下的比能量与比功率分别为36.76 Wh/kg、5.52kW/kg。

晶须状碳纳米管沉积炉的数值模拟及实验研究

运用有限元分析软件ANSYS Fluent对生产晶须状碳纳米管的沉积炉进行数值模拟,采用k-ε双方程模型,及离散坐标（DO）辐射等模型,获得了沉积炉的温度场和速度场分布云图。经多次模拟得到制备工艺所要求的温度场,实际情况与模拟结果基本吻合。采用SEM、TEM、TG-DTA对在该温度下生产制备的多壁碳纳米管进行表征。结果表明：制备的多壁碳纳米管呈晶须状,具有中空管状结构,结晶程度高,曲率小且不杂乱聚团,外径尺寸在50-200nm之间,内径尺寸在3-10nm之间,长度在2-20μm之间;未经纯化处理的碳纳米管纯度为97%;沉积炉能够连续生产、效率高、产率较高,产率为0.77kg/h。

碳纳米管/纤维素复合纸为电极的超级电容器性能

采用化学气相沉积法合成晶须状碳纳米管(WMWCNTs)和碳纳米管(MWCNTs)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)对其进行详细分析。以纸纤维为基体材料,晶须状碳纳米管和碳纳米管为功能材料,通过真空抽滤制得碳(WMWCNTs)/碳(MWCNTs)/纤维素复合纸。采用两电极测试体系,通过循环伏安及恒流充放电方法对其超级电容器性能进行测试。在扫描速率为1mV/s时,碳/碳/纤维素复合纸电极的比容量达到120F/g。在电流密度为0.4A/g时,碳/碳/纤维素复合纸电极比容量值可达51.5F/g。在电流密度为0.4~1.4A/g范围时,最大比能量和比功率分别为63.7Wh/kg和3.99kW/kg,表现出良好的超级电容器性能。

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。

碳纳米管导电纸制备及其性能研究

以晶须状多壁碳纳米管为导电剂,纸纤维为基体,采用高速剪切分散工艺将碳纳米管均匀分散在纸纤维基体中制成碳纳米管纸纤维浆料,经真空抽滤制备碳纳米管导电纸。检测了碳纳米管导电纸的电磁屏蔽性能及电化学性能。研究结果显示,碳纳米管导电纸在300~1500MHz频段,屏蔽效能SE达19~22dB,碳纳米导电纸替代石墨作为锌锰电池的集流体时,锌锰电池的放电能力提高62%。