CN1404174A - 一种高能电池的活性材料 - Google Patents
一种高能电池的活性材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1404174A CN1404174A CN02130846A CN02130846A CN1404174A CN 1404174 A CN1404174 A CN 1404174A CN 02130846 A CN02130846 A CN 02130846A CN 02130846 A CN02130846 A CN 02130846A CN 1404174 A CN1404174 A CN 1404174A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon nano
- active material
- hydrogen storing
- copper powder
- carbon nanotube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011149 active material Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims abstract description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 8
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 37
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 37
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 35
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 abstract description 17
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 21
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
一种高能电池的活性材料，涉及一种电化学储氢技术。该材料包括定向多壁碳纳米管、铜粉和聚四氟乙烯粘结剂三种组分，其重量比为：1∶2～5∶3。本发明以定向多壁碳纳米管作为活性物质，混合铜粉和粘结剂进行电化学储氢，获得了显著的储氢性能，比电容量可达到1000～1625mAh/g。同目前已报道的各种碳纳米管电化学储氢相比较，储氢量高，充放电电流大，充放电时间短，实际应用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种电化学储氢的活性材料，属于碳纳米管材料应用及氢能储存技术领域。
背景技术
氢能储存技术是解决氢能大规模使用，以氢能代替石油、天然气等濒临枯竭的自然能源的关键。而储氢方式和储氢材料的使用直接影响氢能的应用方向和使用方式。碳纳米管为圆柱中空结构，具有较低的密度和较高的比表面积，因此在储氢领域备受关注。
近些年来，国内外研究人员对碳纳米管电化学储氢进行了实验及理论研究，对碳纳米管的储氢机制进行了探索。Nützenadel等人最先使用电化学方法检测了碳纳米管储氢性能(Electrochemical and Solid-State Letters，1999，2(1)：30～32)，比较了单壁碳纳米管和多壁碳纳米管混以铜粉或金粉制成的电极的恒流充放电性能。结果表明，单壁碳纳米管的最大比电容量仅为110mAh/g。Lee等人通过实验及理论计算认为氢以分子形式存在于碳纳米管内腔中(Synthetic Metals，2000，113：209～216)，并且预言单壁碳纳米管的储氢量与管径成正比，多壁碳纳米管的储氢量则与管径无关。秦学等人发现多壁碳纳米管混以镍粉压制成的电极具有很高的充放电循环寿命(Electrochemical and Solid-State Letters，2000，3(12)：532～535)，比电容量可达200mAh/g。Rajalakshmi等人测得单壁碳纳米管混以铜粉制成电极的比电容量为800mAh/g(Electrochimica Acta，2000，45：4511～4515)。
上述电化学储氢都是以活性材料(非定向碳纳米管)混合一定量的金属粉末和粘结剂压制成电极后进行测试的，研究成果表明，碳纳米管具有良好的电化学储氢性能，但同时也表明碳纳米管的储氢潜力还有待进一步开发。以往的研究没有对碳纳米管的定向性作出具体的要求和说明，并且所获得的储氢量也没有达到国际能源署规定的储氢实际使用标准。
发明内容
本发明的目的是提供一种以定向多壁碳纳米管为活性成分的高能电池的活性材料，可以明显的提高其储氢性能和比电容量。
本发明的的技术方案如下：一种高能电池的活性材料，其特征在于：该材料包括定向多壁碳纳米管、铜粉和聚四氟乙烯粘结剂三种组分，其重量比为：1∶2～5∶3。
本发明所使用的定向多壁碳纳米管外径分布于30～80nm之间，内径分布于10～40nm之间。
本发明以定向多壁碳纳米管作为活性物质，混合铜粉和粘结剂进行电化学储氢，获得了显著的储氢性能，比电容量可达到1000～1625mAh/g。同目前已报道的各种碳纳米管电化学储氢相比较，储氢量高，充放电电流大，充放电时间短，实际应用性强。
具体实施方式
下面对本发明的机理、制备方法以及实施例说明如下，以进一步了解本发明。
本发明之所以会获得如此显著的储氢量，是因为定向碳纳米管的管身平直，管径较粗，定向排列的管与管之间形成一定间隙。这种独特的孔结构利于氢的输运，部分氢还可通过开口的端帽进入管腔。而非定向碳纳米管的管身弯曲且相互缠结，管径较细，限制了氢在电极中的输运及储存。同时由于铜粉的混合，提高了电极的导电性、稳定性、抗氧化性和放电性能，还可以起到内部消氧的作用，从而使氢更易于向碳纳米管扩散，充分发挥了定向多壁碳纳米管的作用，提高了储氢量。
鉴于此，本发明使用定向多壁碳纳米管、铜粉和聚四氟乙烯粘结剂以一定比例混合形成的混合物进行电化学储氢，所使用的定向多壁碳纳米管外径分布于30～80nm之间，内径分布于10～40nm之间，获得的比电容量可达到1000～1625mAh/g。
实施例1
将原始定向多壁碳纳米管在H2SO4∶HNO3(1∶1)的混合溶液中煮沸30min，去除非晶碳等微粒杂质，并使碳纳米管封闭的端帽打开，然后用去离子水冲洗至中性，干燥。将定向多壁碳纳米管、铜粉(＞99.9％，400目纯铜粉)和粘结剂(聚四氟乙烯)球磨(球磨时间5min，转速300n/min)混合均匀，称取0.3g混合粉末，与泡沫镍(直径22mm)集电极冷压(压力为30MPa，保压5min)在一起，制成22×0.5mm的圆片状电极。电极中定向多壁碳纳米管、铜粉和粘结剂的重量比为1∶5∶3。
电化学储氢在Princeton EG&G Potentiostat/Galvanostat Model 263A型恒电位仪上进行，所测体系为三电极半电池体系。以上述压制电极为工作电极，以标准铂电极为对电极，以盐桥引出的Ag/AgCl饱和标准电极作为参比电极，电解质溶液为7M的KOH溶液，恒定电流为50mA。实验前电极在去离子水中浸泡24h，以使电极充分浸润。最终测得比电容量可达到1625mAh/g。
实施例2
与实施例1的实验条件相同，将定向多壁碳纳米管、铜粉和粘结剂的重量比改为1∶2∶3，测得比电容量可达到1000mAh/g。
Claims (2)
1.一种高能电池的活性材料，其特征在于：该材料包括定向多壁碳纳米管、铜粉和聚四氟乙烯粘结剂三种组分，其重量比为：1∶2～5∶3。
2.按照权利要求1所述的高能电池的活性材料，其特征在于：所述的定向多壁碳纳米管外径分布于30～80nm之间，其内径分布于10～40nm之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN02130846A CN1404174A (zh) | 2002-10-11 | 2002-10-11 | 一种高能电池的活性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN02130846A CN1404174A (zh) | 2002-10-11 | 2002-10-11 | 一种高能电池的活性材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1404174A true CN1404174A (zh) | 2003-03-19 |
Family
ID=4746483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN02130846A Pending CN1404174A (zh) | 2002-10-11 | 2002-10-11 | 一种高能电池的活性材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1404174A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007100306A1 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-07 | National University Of Singapore | Carbon nanotube(s) and method for making the same |
| JP2022103140A (ja) * | 2020-12-25 | 2022-07-07 | ダイキン工業株式会社 | 単層カーボンナノチューブとｐｔｆｅとを複合した結着剤並びにそれを用いた電極作製用組成物及び二次電池 |
-
2002
- 2002-10-11 CN CN02130846A patent/CN1404174A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007100306A1 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-07 | National University Of Singapore | Carbon nanotube(s) and method for making the same |
| JP2022103140A (ja) * | 2020-12-25 | 2022-07-07 | ダイキン工業株式会社 | 単層カーボンナノチューブとｐｔｆｅとを複合した結着剤並びにそれを用いた電極作製用組成物及び二次電池 |
| JP7350049B2 (ja) | 2020-12-25 | 2023-09-25 | ダイキン工業株式会社 | 単層カーボンナノチューブとｐｔｆｅとを複合した結着剤並びにそれを用いた電極作製用組成物及び二次電池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100576610C (zh) | 一种含硅复合材料及其制备方法 | |
| CN105680048B (zh) | 一种包含氮掺杂石墨烯的正极、其制备方法及采用该正极的锂电池 | |
| CN103594254B (zh) | 一种二氧化锰/介孔碳纳米分级复合电极材料的制备方法 | |
| Li et al. | Integrated design of interlayer/current‐collector: heteronanowires decorated carbon microtube fabric for high‐loading and lean‐electrolyte lithium–sulfur batteries | |
| CN109638304A (zh) | 一种m-mof-74/石墨烯复合阴极材料的制备方法和用途 | |
| CN103022435B (zh) | 一种锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法 | |
| CN106057496B (zh) | 一种多级孔结构碳材料的制备方法及其用途 | |
| CN108123126A (zh) | 一种高容量锂离子电池二氧化锡/掺氮石墨烯复合负极材料的制备方法 | |
| CN106025297A (zh) | 一种新能源汽车燃料电池的电极制备方法 | |
| Zhipeng et al. | Hierarchical porous carbon toward effective cathode in advanced zinc-cerium redox flow battery | |
| CN108258209A (zh) | 一种碳化物/碳纳米管/石墨烯载硫复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN110400907A (zh) | 一种外敷式铅炭电池负极的制备方法 | |
| Lin et al. | Long‐Life Lead‐Acid Battery for High‐Rate Partial‐State‐of‐Charge Operation Enabled by a Rice‐Husk‐Based Activated Carbon Negative Electrode Additive | |
| CN109755504A (zh) | 含铁卟啉/碳纳米管复合正极材料的制备方法及其在锂硫电池正极中的应用 | |
| Qian et al. | MOF drived MnO/N–C/CNT composite and its modified separator for advanced Li–S battery | |
| CN105489397A (zh) | 一种化学改性碳材料/石墨烯/RuO2三元复合材料的制备方法及应用 | |
| CN107732171A (zh) | 一维多孔碳包覆一氧化锰复合电极材料及制备方法 | |
| CN110534726A (zh) | 一种碘钾双离子电池及其制备方法 | |
| CN111564610B (zh) | 一种碳纳米管修饰的碳包覆磷化亚铜-铜复合颗粒及其制备方法和应用 | |
| CN106654200B (zh) | 一种电极材料、其制备方法及用途 | |
| Han et al. | B, N dual doped coral-like carbon framework with superior pseudocapacitance and surface wettability | |
| CN104577196B (zh) | 高电压钠‑氟化碳二次电池 | |
| CN106169378A (zh) | 一种Co3O4@浒苔多孔碳纤维超容电极材料的制备方法 | |
| CN106299312A (zh) | 一种模板法制备锂离子电池阳极复合材料的方法 | |
| CN106158410B (zh) | 一种氧化锌/石墨烯超级电容器复合电极材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |