用CVD法合成晶须状碳纳米管(WCNTs),对其进行石墨化纯化处理。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱和热重分析(TGA)对其进行表征。以纤维素为基体材料,WCNTs为功能材料,将分散好的WCNTs与纸纤维混合,抽滤制成WCNTs复合纸,WCNTs复合纸的电导率由石墨化前14.1 S/m提升到石墨化后325.1 S/m。采用两电极体系,以1 mol/L Li PF6为电解液,通过循环伏安及恒流充放电方法来研究WCNTs复合纸为极片的超级电容器性能,在扫描速率为1 m V/s时,石墨化WCNTs复合纸电极的比容量达到90 F/g。在电流密度为800 m A/g时,比能量和比功率分别为21.3 Wh/kg和2.1 k W/kg,表现出良好的超级电容器性能。
研究了相同氟碳比的氟化石墨(F-graphtie)和氟化多壁碳纳米管(F-MWCNTs)的电化学性能。高纯石墨化多壁碳纳米管经氟化处理后,获得一种核壳结构的F-WMCNTs(氟碳原子比C/F=1∶1)。经TEM、XRD、XPS表征表明,F-WMCNTs外层被氟化,形成氟化碳结构,而内层依然保持原有的石墨结构。以此F-WMCNTs作正极活性材料组装成锂氟(Li/CF_x)一次电池。经电化学测试表明,在相同的放电倍率下,对比F-graphite电极(C/F=1∶1),F-WMCNTs电极能够有效提高Li/CF_x一次电池的放电容量和电压平台。大倍率(≥1 C)放电时,尤其明显。当放电倍率为0.05 C时,F-WMCNTs极和F-graphite电极比容量分别为822 m Ah/g和786.1 m Ah/g,F-WMCNTs电极放电容量比F-graphite电极提高4.5%。当放电倍率为2 C时,F-WMCNTs电极和F-graphite电极分别达到375.4 m Ah/g和283.7 m Ah/g,F-WMCNTs电极的放电比容量比F-graphite电极提高了32.2%。F-WMCNTs电极显示出优异的倍率性能。
以纸纤维为基体,多壁碳纳米管(MWCNTs)为导电剂,采用真空抽滤法制得多微孔结构的导电纸。将MWCNTs导电纸作为负极集流体代替铜箔应用于氧化锡锂离子电池。采用场发射扫描电镜(SEM)进行表征。SEM显示,Sn O2均匀地分布在MWCNTs构建的三维导电网络的孔隙中。对循环后的MWCNTs导电纸负载Sn O2极片进行EDS元素分析,结果表明,三维多微孔集流体能充分均匀吸附Sn O2浆料,从而保证基体材料的结构稳定性和化学稳定性。电化学测试表明,MWCNTs导电纸作为负极材料Sn O2的集流体能够有效改善电池性能。在100 m A/g电流密度放电时,60次循环后比容量为580 m Ah/g,逐渐增大电流密度时电池比容量下降较为平缓,库伦效率保持在97%以上。
