碳基采暖电热材料研究进展

近几年,由于节能与环保的需求,电取暖的方式得到大力的推广,电热材料的研究与应用受到人们广泛的重视。非金属碳基电热材料是新型的节能型电热采暖材料,本文重点对影响非金属碳基电热材料中的炭黑基电热材料、碳纤维基电热材料、碳晶电热材料电热性能的因素及相关应用进行了综述。

超高分子量聚乙烯锂电池隔膜的制备及其改性研究进展

隔膜是锂离子电池的重要组成部分,其主要作用是提供短路保护和避免正负极直接接触,性能优异的隔膜对提高锂电池的综合性能具有重要的作用。超高分子量聚乙烯锂离子电池隔膜具有在高温下能保持尺寸稳定性,抗外力穿刺的能力强等优点,近年来成为新型电源技术研究的热点。研究了超高分子量聚乙烯通过熔融挤出拉伸法和热致相分离法在不同工艺流程下制备锂离子电池隔膜。超高分子量聚乙烯锂离子电池隔膜存在孔隙率低、亲水性差等问题,直接影响到锂电池的充放电容量和循环性。针对上述不足,对近年来改性的方法进行了概括,特别阐述了静电纺丝的改性进展,并对超高分子量聚乙烯锂离子电池隔膜的发展趋势进行了展望。

碳纳米颗粒对碳纳米管复合材料电热-力学性能的影响

以水性聚氨酯为基体,碳纳米管(CNT)为导电填料,制备了碳纳米管电热浆料,并使用纳米碳黑(CB)对其改性,研究了CB的添加量对浆料电热-力学性能的影响。实验结果表明,随着CNT含量的升高,未经CB改性的电热涂膜拉伸强度和断裂伸长率增大,电阻率下降;但当CNT含量达到19%时,在220 V电压下涂膜未出现表观发热现象。制备CNT含量为10%的电热浆料并使用CB改性后,其电热性能得到了很大的提高。对改性后的电热涂膜进行测试,SEM图像显示CB与CNT分布均匀并且CB包覆了CNT;力学性能测试显示,随着CB含量升高,电热涂膜的拉伸强度增大,断裂伸长率减小;电热性能测试显示CB含量为5%时,涂膜出现表观发热现象,当CB含量为7%时,220 V电压下涂膜发热温度达87.8℃。

防静电、高效低阻静电纺亚微米纤维基复合净化材料的制备

研究了一种过滤效率高,过滤阻力小,同时具有防静电吸附性能的复合空气夹心净化材料的制备方法。该材料中间层为亚微米纤维膜,上、下两层分别为耐高温材料玻璃纤维和预过滤层工业滤布。通过对此复合材料电阻率以及过滤效率的测定表明,这种过滤材料对粒径为2μm颗粒的过滤效率可以达到99.93%,同时压力降只有490Pa;在夹心层纤维中加入一定比例的碳黑颗粒,可提高导电性,以改善材料静电性能。当加入5%纳米碳黑颗粒后,夹心净化材料的电阻率由5.8×1010Ω·m降为6.0×109Ω·m,有明显降低。

溶液聚偏氟乙烯静电纺纤维基超高分子量聚乙烯锂电池隔膜的制备

通过研究溶液浓度及电压等因素对聚偏氟乙烯(PVDF)溶液静电纺丝的影响,确定最佳纺丝条件制备出聚偏氟乙烯纳米纤维。并与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)隔膜复合,成功制备出PVDF纳米纤维基超高分子量聚乙烯锂电池隔膜。对该锂电池隔膜的性能测试结果表明,该隔膜的孔隙率为55%,隔膜在横纵向的热收缩率均在1%以内,放电容量比同等测试条件下的超高分子量聚乙烯隔膜提高了4.8%,并且循环稳定性良好,可作为锂电池隔膜使用。

环保型炭黑基电热碳浆的制备及石墨烯对其电热性能的影响

采用物理混合的方法,以水性聚氨酯(PU)为基体,制备了环保型炭黑基电热碳浆。对炭黑基电热碳浆的表面形貌、力学性能、电阻率及电热性能进行了测试,结果表明,当炭黑(CB)含量为13%~15%时,碳浆膜片具有良好的表面形貌和力学性能,电阻率为28. 8~33Ω·cm,220 V条件下电热温度为70~81℃。在上述材料中加入石墨烯(GO)并对其电热性能进行测试,结果表明,GO的加入能明显改善其电热性能,当导电填料含量为15%且m(GO)∶m(CB)=12∶3时,碳浆膜片在100 V条件下电热温度为50. 7℃。

聚偏氟乙烯/纳米二氧化硅/超高分子量聚乙烯锂电池复合隔膜的制备

通过静电喷涂技术成功制备出一种超高分子量聚乙烯(UHMWPE)锂电池复合隔膜。首先研究了纳米二氧化硅(SiO2)在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中的添加量对PVDF/SiO2共混溶液静电喷涂的影响,确定最佳喷涂条件。然后在UHMWPE膈膜上静电喷涂PVDF/SiO2微球,制备出PVDF/SiO2/UHMWPE复合隔膜。最后,对该复合隔膜的孔隙率、热稳定性、充放电性能进行测试。结果表明,该隔膜的孔隙率从46.5%提高到63.1%;纵向热收缩率从2.6%降低到1.3%;在0.2C充放电倍率下,首次放电比容量比相应的UHMWPE隔膜提高了32.5%,经过50次循环,放电比容量稳定,保持在155.7mAh/g左右。