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碳纳米管简介
文件名称: 碳纳米管简介
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上传时间: 2013-01-28 23:28:26
更新时间: 2013-01-28 23:28:26
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文件简介
碳纳米管(CNTs)是一种新型的石墨材料,它是由石墨片层卷曲而成的圆柱形结构,其直径范围一般为一纳米至几百纳米。
详细介绍
碳纳米管(CNTs)是一种新型的石墨材料,它是由石墨片层卷曲而成的圆柱形结构,其直径范围一般为一纳米至几百纳米。

碳纳米管(CNTs)是一种新型的石墨材料,它是由石墨片层卷曲而成的圆柱形结构,其直径范围一般为一纳米至几百纳米。这些管状纤维的长度变化范围也很大,一般为几微米到几千微米;因此碳纳米管的长径比(长度与直径的比值)范围为一千~十万。这么大的长径比以及独特的结构使得碳纳米管与众多其他材料有很大差别。碳纳米管有很多独特的性质,例如,其强度是不锈钢的16倍,热导率为铜的5倍。由于碳纳米管自身为粉末状态,它可能是构筑新型复合材料的最合适的添加剂。 将碳纳米管加入到聚合物、陶瓷或金属基体中后,可以显著提高主体材料的物理性质(如导电性、导热性和其他物理性质),其效果远远优于炭黑、碳纤维或玻璃纤维等传统添加剂。

为了充分对比CNTCVGCF用作锂离子电池导电剂的性能我们将这两种导电剂分别添加在LiFePO4正极上进行平行试验测试,导电剂在电极中的重量比为
3%。测试结果如下:
1. 倍率性能比较

导电剂
放电比容量(mAh/g
0.5C
1C
5C
10C
15C
CNTC
112.4
118.2
109.6
100
93.7
VGCF
112.1
120.7
109.5
99.5
92.3

导电剂
放电容量保持率(%)
0.5C
1C
5C
10C
15C
CNTC
100.0%
105.2%
97.5%
89.0%
83.4%
VGCF
100.0%
107.7%
97.7%
88.8%
82.3%

在小电流(5C以下)放电时,CNTC VGCF性能基本一致,但随着放电电流的增大,CNTC在电极中的优势表现出来。结果表明相对于VGCFCNTC 的导电性更强能在电极中形成更好的导电网络减小充放电过程中电极的极化,从而提高电池的大倍率性能。

2. 放电曲线比较
下图是以15C 电流进行放电的容量-电压曲线,将CNTC VGCF 比较。添加CNTC的电池放电平台在3.2V,而添加VGCF的电池放电平台则只有3.1V,进一步验证了上面的结论。

3. 循环性能比较

上图是两种电池都以 5C /10C 放的充放电制度进行循环性能测试。添加
CNTC的电池循环性能明显优于VGCF尤其是在循环后期优势更加明显循环
320次,CNTC的电池容量保持率仍在84%,而VGCF的电池容量保持率只有
75%。
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