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多壁纳米碳管的预处理及其在铅酸蓄电池和锂离子电池中的应用

王杏花

   本论文全面回顾了铅酸蓄电池正极材料及其添加剂的研究进展与碳材料用作铅酸蓄电池正极材料添加剂的研究现状。概述了纳米碳管的制备方法、结构、性能及应用。采用透射电镜、扫描电镜和BET等测试手段,分别研究了纳米碳管的形貌、微结构及物理性能,利用二次电池测试仪和电化学工作站测试了粉末微电极以及模拟铅酸蓄电池的电化学性能。 以MgMoO_4作催化剂,利用化学气相沉积法制备出高纯度多壁纳米碳管(MWNT)束。用混酸超声处理4h和中低温石墨化处理2h后作为铅酸蓄电池添加剂,制备了铅酸蓄电池正极。实验表明,纳米碳管的添加能够促进电极的化成,增加电极活性物质之间的导电能力,提高电极反应活性,改善电极的可逆反应能力。添加0.2wt%混酸超声处理和中低温石墨化处理的多壁纳米碳管束,在2C,5C,10C充放电电流情况下,模拟电池活性物质的利用率分别提高了16.71%,11.85%;15.37%,8.03%;和14.68%,12.62%。 对于混酸超声处理4h的多壁纳米碳管束,SEM和TEM观察显示都已得到较好的分散提纯。将处理后的纳米碳管分别以0.1wt%,0.2wt%,0.4wt%,0.6wt%的添加量作为铅酸蓄电池正极添加剂制备了模拟电池。电化学性能测试结果显示,模拟电池的首次充电容量为62.80mAh/g,首次放电容量分别为46.589mAh/g,52.87mAh/g,55.468mAh/g和57.90mAh/g。纳米碳管的添加对铅酸蓄电池的循环寿命稍有不利影响。 采用纳米SnO_2为催化剂高温裂解乙炔气体制备出了金属锡填充纳米碳管复合材料。将此复合材料作为负极材料制备的锂离子电池首次放电容量为519mAh/g,首次可逆容量为344mAh/g,库仑效率为66%,高于金属锡(17.9%)。碳包覆锡纳米线稳定性优于纯锡样品,4次循环后容量降至首次容量的49%,而金属锡4次循环后容量降至首次容量的4%,说明碳包覆层的存在可有效抑制锡容量的衰减。……   
[关键词]:纳米碳管;石墨化;混酸超声;铅酸电池;正极;添加剂
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江大学2007年