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碳纳米管具有特殊的力学、化学及电学性能,近年来,随着碳纳米管以及纳米材料研究的深入,它被应用到许多领域。镍锌电池作为一种绿色环保二次电池,具有高工作电压、高能量密度、高功率密度、高循环寿命,以及绿色无污染、安全性能高等优点。但由于锌镍电池本身与电极材料的特性,锌镍电池的循环寿命制约了其实际应用与发展。而碳纳米管在镍锌电池中的应用能提高镍锌电池电极材料的导电性和活性物质的利用率,提升镍锌电池的能量密度、功率密度等性能。
以多壁碳纳米管为主要研究对象,通过化学镀方法使其表面镀覆金属铜,使碳纳米管表面具有金属特性,同时不改变碳纳米管的本身优异性能。利用碳纳米管作为锌镍电池中电极的导电剂,通过化学镀铜的方式对其表面金属化修饰,来增强导电性能,应用在锌镍电池中,作为锌负极材料的导电剂。
对碳纳米管金属化前处理进行了探索,通过分散实验研究了在水溶液体系中,碳纳米管的含量在4%~6%时不易团聚;实验确定了添加十二烷基硫酸钠(SDS)作为表面活性剂来提升碳纳米管在水溶液体系中的分散性。讨论了不同粗化液和不同活化液对碳纳米管化学镀铜的影响,得出了使用浓硫酸与浓硝酸混酸的方式对其表面金属化的影响较小,得到的镀层质量较好;实验结果表明采用PdCl2溶液的活化效果要优于银氨溶液。
对多壁碳纳米管表面化学镀铜镀后样品进行检测分析,确定化学镀铜的具体配方为:硫酸铜为16g/L、乙二胺四乙酸二钠为25g/L、酒石酸钾钠为15g/L、亚铁氰化钾为12mg/L、2,2-联吡啶为5mg/L、甲醛为15mL/L。通过正交试验,得到碳纳米管化学镀铜的最优工艺参数:t为25min,pH为12.5,T为40℃。
将导电剂应用在锌电极中,组装成测试用锌镍电池,对测试电池进行恒流充放电测试和循环伏安测试,结果表明经过化学镀铜对碳纳米管进行表面金属化的导电剂效果最佳,电池内阻明显降低,电池比容量明显升高,能提升电池的循环效率,有利于提高电池的寿命。在质量比容量达到300mAh/g左右时依然保持了锌镍电池体系具有1.73V以上的高开路电压的特征。
以多壁碳纳米管为主要研究对象,通过化学镀方法使其表面镀覆金属铜,使碳纳米管表面具有金属特性,同时不改变碳纳米管的本身优异性能。利用碳纳米管作为锌镍电池中电极的导电剂,通过化学镀铜的方式对其表面金属化修饰,来增强导电性能,应用在锌镍电池中,作为锌负极材料的导电剂。
对碳纳米管金属化前处理进行了探索,通过分散实验研究了在水溶液体系中,碳纳米管的含量在4%~6%时不易团聚;实验确定了添加十二烷基硫酸钠(SDS)作为表面活性剂来提升碳纳米管在水溶液体系中的分散性。讨论了不同粗化液和不同活化液对碳纳米管化学镀铜的影响,得出了使用浓硫酸与浓硝酸混酸的方式对其表面金属化的影响较小,得到的镀层质量较好;实验结果表明采用PdCl2溶液的活化效果要优于银氨溶液。
对多壁碳纳米管表面化学镀铜镀后样品进行检测分析,确定化学镀铜的具体配方为:硫酸铜为16g/L、乙二胺四乙酸二钠为25g/L、酒石酸钾钠为15g/L、亚铁氰化钾为12mg/L、2,2-联吡啶为5mg/L、甲醛为15mL/L。通过正交试验,得到碳纳米管化学镀铜的最优工艺参数:t为25min,pH为12.5,T为40℃。
将导电剂应用在锌电极中,组装成测试用锌镍电池,对测试电池进行恒流充放电测试和循环伏安测试,结果表明经过化学镀铜对碳纳米管进行表面金属化的导电剂效果最佳,电池内阻明显降低,电池比容量明显升高,能提升电池的循环效率,有利于提高电池的寿命。在质量比容量达到300mAh/g左右时依然保持了锌镍电池体系具有1.73V以上的高开路电压的特征。