添加剂γ-CoOOH对氢氧化镍电极性能的影响

用化学氧化法合成了3.40价的钴化合物,X射线衍射分析表明,该化合物的晶体结构与γ-NiOOH相同,属于准六方层状结构.粉末电阻测试表明,这种高价钴化合物的电阻仅为二价Co(OH)3的1/3,添加到氢氧化镍电极中,可以与氢氧化镍颗粒形成一整体的导电网络,不仅能有效地改善充放电过程中电极反应的可逆性和循环性能,而且大大提高正极活性物质利用率和电极活化速度,在0.2C倍率充放电条件下,活性物质利用率经一次循环就能达到100.6%.     

锂离子电池硅/碳纳米管/石墨烯自支撑负极材料研究

通过真空驱动自组装法及蒸汽处理得到结构疏松的硅/碳纳米管/石墨烯自支撑负极材料(Si/CNTs/GP)。纳米硅颗粒(50 nm)为活性物质, 均匀分布在石墨烯片层结构中间; 石墨烯作为碳基体, 通过自组装构筑形成二维导电网络; 碳纳米管(CNTs)具有超高导电性和良好的力学强度, 它通过吸附作用均匀分布在石墨烯基体上形成导电的支撑网络结构。经过蒸汽处理后, 石墨烯层间距明显增大, 层与层之间不再是紧密堆叠的结构, 而是形成一种疏松、褶皱、内部空隙丰富的片层结构。Si/CNTs/GP负极材料中丰富的内部空穴和贯穿孔洞, 提供了材料很高的比表面积, 能有效提高电解液对材料的浸润性, 极大缩短了离子传输距离。同时这些内部空穴也有效缓冲硅充放电时的体积膨胀, 提高了材料的结构稳定性和电化学性能。该负极材料在4 A/g的大电流密度下容量维持在600 mAh/g, 表现出良好的大电流循环稳定性能。     

多壁碳纳米管对SiO电极电化学性能的影响

以多壁碳纳米管(MWNTs)作负极材料导电剂制备了SiO/MWNTs复合电极. 采用恒流充放电测试对比考察了不同含量及类型的导电剂对SiO电极电化学性能的影响. 乙炔黑(AB)的SiO电极首次可逆比容量仅为582.3mAh·g^-1, 而20%MWNTs的电极比容量高达1463.9mAh·g^-1, 且SiO的循环性能得到显著改善. SEM、EIS测试结果表明: 多次循环后SiO/MWNTs电极仍能较好地保持活性颗粒的导电网络, 而脆性乙炔黑所形成的桥连作用遭到破坏, 导致活性颗粒间的接触电阻增大.     

镍电极的固相掺杂及在非对称电容中的应用

应用CoO、Zn粉对镍电极进行固相掺杂,电极经若干次充放电循环,Co、Zn元 素在Ni(OH)₂颗粒表层以固溶体的形式富集,可优化活性物质表面的组成和结构,提高活性物 质表层的快速反应能力,从而使镍电极更适用于C／Ni(OH)₂非对称电容器体系.实验结果表 明:在高倍率充放电条件下,掺杂10％CoO的镍电极,其容量为未掺杂电极的2倍;用5％的 Zn粉替代部分导电剂Ni粉,镍电极大电流条件下的循环性能和容量性质将明显改善.     

含碳纳米管导电剂改善Li_4Ti_5O_(12)电极电化学性能

采用一种较为实用的调浆方法,考察了碳纳米管与乙炔黑的复合物(CNTs/AB)导电剂、乙炔黑(AB)导电剂和碳纳米管(CNTs)导电剂对Li_4Ti_5O_(12)电化学性能的影响,并用恒流充放电、扫描电子显微镜(SEM)和交流阻抗(AC)对添加上述3种导电剂制备得到的电极片进行研究.结果表明,采用该调浆流程能够克服CNTs在使用时出现的团聚问题,CNTs/AB复合物在改善Li_4Ti_5O_(12)电化学性能尤其在容量发挥和倍率性能方面比单一AB和CNTs具有明显优势.CNTs/AB复合物中两者的质量百分比为1:2～1:1时,0.5C时,Li_4Ti_5O_(12)电极的首次放电容量可高达157.0mAh/g,10.0C时,其放电容量可达到128.3mAh/g.与单一导电剂AB和CNTs相比,CNTs与AB复合使用时,由于CNTs的高长径比和良好导电性能使之能够起到"桥梁"作用把部分没有与活性物质充分接触的颗粒状导电剂AB与活性物质连接起来,因此两者的有机结合提高了CNTs/AB与活性材料的接触面积,使电极片能够形成有效的导电网络,有利于Li_4Ti_5O_(12)导电性能的提高.     

石墨烯/纳米银导电油墨导电性能研究

目的 -制备出具有优异导电性能的石墨烯/纳米银复合材料,并作为导电填料,以提高导电油墨的导电性能。方法 -采用Hummers法制备氧化石墨烯,以葡萄糖作为还原剂,采用同步还原法制备石墨烯/纳米银,将石墨烯/纳米银复合物和纳米银按不同比例混合作为导电填料来制备导电油墨。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱等分析测试方法表征了石墨烯/纳米银复合材料的微观结构和形貌,并通过四探针法对油墨的导电性进行检测。结果 -纳米银颗粒均匀地负载在石墨烯片层上,纳米银粒径约为35nm;掺杂石墨烯/纳米银复合物质量分数为12%时,导电油墨的电阻率可达到1.08×10~(-7)Ω·m,导电性能提高约64%。结论 -制备的复合材料石墨烯呈片状,结构完好,添加到导电油墨中能明显提高导电性能。     

石墨烯/纳米银导电油墨导电性能研究

目的制备出具有优异导电性能的石墨烯/纳米银复合材料,并作为导电填料,以提高导电油墨的导电性能。方法采用Hummers法制备氧化石墨烯,以葡萄糖作为还原剂,采用同步还原法制备石墨烯/纳米银,将石墨烯/纳米银复合物和纳米银按不同比例混合作为导电填料来制备导电油墨。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱等分析测试方法表征了石墨烯/纳米银复合材料的微观结构和形貌,并通过四探针法对油墨的导电性进行检测。结果纳米银颗粒均匀地负载在石墨烯片层上,纳米银粒径约为35 nm;掺杂石墨烯/纳米银复合物质量分数为12%时,导电油墨的电阻率可达到1.08×10~(-7)?·m,导电性能提高约64%。结论制备的复合材料石墨烯呈片状,结构完好,添加到导电油墨中能明显提高导电性能。     

纳米碳材料改善电化学电容器性能研究

通过在双电层电化学电容器的活性炭电极中添加纳米结构炭黑、碳纳米管等新型电子导体的方法,扩大电子导体与活性物质的有效接触面积,增大活性物质具有电化学反应活性的表面,从而提高电极的导电性能与容量性质,改善电化学电容器的充放电性能。实验结果表明新型的纳米碳材料可赋予电极良好的导电性能,优于常用的导电石墨、炭黑等电子导体,是较为理想的电化学电容器用电极导电剂。     

活性炭对铅酸电池负极活性物质结构与性能的影响

本工作研究了在铅酸电池负极活性物质中添加高比表面积活性炭对其微观结构与性能的影响。模拟电池实验结果发现,添加0. 5%的SPC04型活性炭可以使负极1C、5C、10C的放电容量分别提高18. 36%、42. 68%、44. 01%,2C 60 s的放电循环寿命提高1倍。6-FM-9F型实际电池测试结果表明,不仅在部分荷电态高倍率(HRPSo C)充放电条件下电池的循环寿命得到了显著提高,而且在完全充放电下电池的循环寿命也得到了显著提高。负极活性物质的微观结构测试结果表明,活性炭材料的加入可以明显改变其颗粒形貌和孔隙结构,活性炭可以使负极活性物质颗粒及孔隙分布较为均匀,粒径大小适中,增加了活性物质颗粒间有效孔径范围(0. 4～3μm)的占比。     

碳纳米纤维表面网络修饰及其锌离子电池应用

可充电水系锌锰电池以高安全、低成本和对环境友好的特性在大规模储能领域有广泛的应用前景，但由于锰氧化合物自身导电差且在电池充放电过程中发生歧化反应在水中溶解，导致电池容量低、循环稳定性差。本文采用双针头对纺静电纺丝技术，结合预氧化、高温退火工艺，通过掺杂碳纳米管(CNTs)和导电炭黑(Super-P)对碳纳米纤维表面进行修饰，制备出具有凸起结构和导电网络的碳纳米纤维(CSCNFs)复合材料，再结合电化学沉积工艺，在纤维表面负载α-MnO₂活性物质制备得到MnO₂@CSCNFs阴极。其中，CNTs和Super-P协同构建了具有节点结构的导电网络通道，实现高效电子-离子协同传输。以MnO₂@CSCNFs为阴极的电化学性能得到明显改善，初始容量达到784.8 mA·h·g^-1,100圈循环后仍保持500 mA·h·g^-1的放电比容量，2 A·g^-1的大电流密度下仍保持290.8 mA·h·g^-1的放电比容量，且当电流密度恢复到0.1 A·g<...     

一步合成Mn3O4@RGO复合材料及其非对称超级电容器的应用

在乙醇胺和水组成的混合溶剂中, Mn(Ac)₂与氧化石墨烯一步反应得到还原石墨烯(RGO)与黑锰矿纳米颗粒(Mn₃O₄)组成的复合材料Mn₃O₄@RGO。以Mn₃O₄@RGO为正极, RGO为负极, 组装得到了具有优良储能性能的非对称型超级电容器Mn₃O₄@RGO//RGO。基于活性物质的总质量, 电容器的最大能量密度可达21.7 Wh/kg, 相应的功率密度为0.5 kW/kg; 同时, 最大功率密度为8 kW/kg时, 对应的能量密度为11.1 Wh/kg。Mn₃O₄@RGO//RGO还表现出良好的循环稳定性, 在经历5000次循环后, 比电容依然保持88.4%。电容器的良好储能性能可归因于在RGO表面生长的高密度Mn₃O₄纳米颗粒和RGO的良好导电性能。     

碳纳米管导电网络结构对复合材料拉伸变形的响应性

基于碳纳米管(CNT)优异的导电能力和聚氨酯(PU)弹性体的大变形特性,原位聚合制备CNT/PU复合材料,并研究其在拉伸变形过程中CNT网络结构的演变,及其电学性能对拉伸应变的响应敏感性。结果表明,CNT/PU复合材料具有显著的电阻-应变响应敏感性,其在大应变范围(0～200%)内电阻率变化高达6个数量级以上,这与CNT导电网络在拉伸过程中的结构演变密切相关。复合材料在拉伸过程中的体积膨胀使得CNT体积分数随应变的增加而逐渐降低,当CNT含量低于渗流阈值时,CNT网络呈断开状态并导致复合材料电阻的急剧增加;此外,CNT含量对复合材料电阻-应变响应敏感性也有显著影响。CNT/PU复合材料电阻对拉伸应变的响应敏感性使得该材料可望应用于结构诊断、应变传感、安全监控、智能材料与结构系统等领域。     

多孔碳纳米管纸负载中空硅微球作为阳极的高容量锂硅电池

为提高硅基锂离子电池的电化学性能,制备了一种多微孔结构的集流体。以纸纤维为基体,多壁碳纳米管（MWCNTs）为导电剂,制得MWCNTs/纸纤维复合多孔导电纸代替铜箔作为负极集流体。MWCNTs负载中空Si微球复合材料作为负极活性材料。FESEM分析显示,中空Si-MWCNTs复合活性物质均匀分布在MWCNTs构建的三维导电网络的孔隙中,从而保证了材料的结构稳定性和化学稳定性。所制备的中空Si-MWCNTs/纸纤维复合锂离子电池具有良好的循环稳定性和较高的比容量,同时具有可逆性。在0.02 C的电流密度下,循环30次后其比容量稳定在1 300 mAh/g。在3 C的大电流密度下,比容量仍可稳定保持在330 mAh/g。恢复0.25 C充放电后,容量恢复为1 150 mAh/g。     

炭黑/硅橡胶导电复合材料微观结构及其导电特性

对炭黑/硅橡胶导电复合材料的微观结构及导电特性进行了研究。以液体硅橡胶为绝缘基体、纳米导电炭黑颗粒为填充材料制作的复合材料具有优良的导电特性,通过实验测试获得了不同炭黑含量下复合材料的电阻率,当炭黑质量分数4%时,可获得较好的导电性。利用电子扫描系统对炭黑颗粒在硅橡胶基体中的微观结构分布进行了观察,观察发现纳米炭黑颗粒主要以"团聚体"及与之相连的"链条"结构两种形式存在,并不是均匀规则的。将"团聚体"与"链条"结构简化为可变形的"大颗粒",在此基础上建立了相应的导电模型。     

具有隔离结构的超高分子量聚乙烯/镍高导电复合材料

采用化学镀手段制备金属镍包覆的超高分子量聚乙烯复合粒子,通过热压成型方法制得具有隔离结构的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/镍(Ni)高导电复合材料。通过调节金属(镍)镀层厚度及加工温度考察不同Ni含量及加工温度对复合材料导电性能的影响。结果表明,复合材料具有明显的导电逾渗行为;通过化学镀工艺可有效提高金属填料与基体的结合力,同时实现金属镍在聚合物基体中的选择性稳定分布,构建具有隔离结构的导电网络,使得复合材料的逾渗值降低至1.02%(体积分数)。基于金属填料优异的导电性能,在Ni体积分数仅为2.53%时,复合材料的电导率达到2648S/m。此外,降低复合材料的加工成型温度有助于减少加工过程对导电网络的破坏作用,从而有效降低复合材料的导电逾渗值,对提高复合材料导电性能具有重要意义。     

基于PDMS复合导电材料的三维电极的研究进展

聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)具有透明、生物相容性、弹性好等特点,广泛应用于微流控芯片加工制作,但PDMS本身不导电,且与金属键合困难,很难在PDMS微型器件中加工导电结构。介绍了一种基于PDMS和导电颗粒的复合导电材料,从制备方法、导电理论及在微流控领域应用现状等3个方面进行了综述。这种材料导电性良好,易与PDMS芯片键合,且加工方法简单,是未来加工三维微电极的理想材料。     

导电聚合物离子凝胶制备与电化学驱动性能研究

基于导电聚合物的电化学驱动器具有低工作电压、制备简单、易操控及低成本的优势，在软体机器人领域具有广阔的应用前景。目前多采用添加具有高电化学活性材料的方法提高其驱动性能，但纯导电聚合物电化学驱动器的驱动应变仍小于1%。通过添加剂调控导电聚合物的微观结构，获得了一种具有高导电性(1500S/cm)、高拉伸率(47%)的导电聚合物离子凝胶，其最大驱动应变达到1.4%,优于已经报道的导电聚合物电化学驱动器。这一结果表明，导电聚合物电极的微观结构对于电化学驱动器驱动性能具有重要作用，为后续研究提供了有益的借鉴。     

基于壳聚糖/黄原胶互穿网络的导电水凝胶支架制备及性能研究

导电支架应用于神经组织工程，有利于细胞增殖生长，但支架内部的导电聚合物通常会带来细胞毒性以及疏水基团引起的细胞粘附问题。本研究通过黄原胶(XG)与壳聚糖(CS)相结合，引入透明质酸掺杂的聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT-HA)导电纳米颗粒，成功制备了一种生物相容性良好的新型PEDOT-HA/CS/XG互穿网络导电水凝胶支架。实验采用葡萄糖酸内酯(GDL)溶解CS,实现CS与XG的结合，通过优化GDL含量缩短成胶时间。引入PEDOT-HA导电纳米颗粒赋予支架材料导电性，测定PEDOT-HA含量对支架材料孔隙率、电导率、吸水率的影响，考察支架的降解性、流变性、热稳定性与力学性能。结果显示，PEDOT-HA的引入提高了水凝胶的孔隙率、电导率、弹性和机械强度，PEDOT-HA/CS/XG导电水凝胶支架吸水率为2 575%～3 866%,同时具有适宜的降解性与热稳定性。细胞粘附率检测及扫描电镜(SEM)观察结果表明，PEDOT-HA的引入有利于PC12细胞的粘附生长，并形成交错网状结构。细胞活力检测与荧光染色结果显示，PC12细胞在导电水凝胶支架上保持了良好的增殖活性，培养5 d后，10%PE...     

低逾渗MWCNTs-CB/UHMWPE导电复合材料的制备及性能

采用溶液法及机械共混法分别制备了均匀结构的炭黑(CB)/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)及隔离结构的多壁碳纳米管(MWCNTs)-CB/UHMWPE复合薄膜。扫描电镜分析显示,虽然大部分CB均匀分散于UHMWPE基体中,但依然存在明显的局部团聚,而隔离结构中的MWCNTs-CB分布于UHMWPE界面间,更易形成导电通道。导电测试结果表明,复合材料的导电逾渗值由均匀分布的4.91%(体积分数)下降到隔离结构的0.42%。MWCNTs的加入完善了CB间的导电网络,使复合材料的逾渗值进一步下降,当CB∶MWCNTs=15∶1时,复合薄膜的逾渗值由0.42%(体积分数)下降到0.24%,然而混合填料中MWCNTs含量的进一步增加几乎对逾渗值没有影响。力学性能研究表明,隔离型复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随填充剂含量的增加呈现出先上升后下降的趋势。     

LiFePO_4/graphene锂离子电池复合正极材料的制备与性能

通过溶胶-凝胶烧结法制备了LiFePO4/graphene锂离子电池复合正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)以及各种电化学检测技术对合成材料的结构、形貌进行了表征。LiFePO4/graphene复合材料的表面上和其中的LiFePO4微小颗粒之间都有石墨烯,说明石墨烯与LiFePO4已很好地融合在一起,形成了具有三维空间结构的立体导电网络,大大地提高了复合材料的电子导电性能及减少了电荷转移电阻,从而充分发挥了活性材料的全部潜力。电化学测量表明LiFePO4/graphene的电化学性能比LiFePO4/C更好。LiFePO4/graphene具有较高的比容量和优良的大倍率性能,在0.1和5C电流充放时,LiFePO4/graphene的比容量分别为163.81和101.57 mAh/g,而LiFePO4/C仅为146.05和54.67mAh/g。LiFePO4/graphene也具有优良循环性能,0.5C循环100次,容量保持率为98.48%。