碳納米管電池研究進(jìn)展

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1、碳納米管材料及碳納米管電池研究進(jìn)展1、納米材料納米材料是80年代發(fā)展起來(lái)的新型材料，被美國(guó)材料科學(xué)譽(yù)為“21世紀(jì)最有前途的材料”。與一般粗晶材料相比，具有硬度強(qiáng)度大、低密度、低彈性模量、高電阻、低熱導(dǎo)等優(yōu)點(diǎn)。納米材料的研究主要集中在以下幾方面：納米陶瓷材料、納米金屬材料、納米磁性材料、納米催化材料、納米半導(dǎo)體材料、納米復(fù)合材料、納米聚合物材料、碳納米管等。2、碳納米管碳納米管是由類似石墨結(jié)構(gòu)的六邊形網(wǎng)格卷繞而成的、中空的“微管”,分為單層管和多層管。多層管由若干個(gè)層間距約為0.34納米的同軸圓柱面套構(gòu)而成。是一種有著特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的新型材料，具有奇

2、特的物化性能，特別是其優(yōu)異的各向異性力、熱、光、電特性。其導(dǎo)熱性是銅的5倍；它的拉伸強(qiáng)度達(dá)到50～200GPa,是鋼的100倍,密度卻只有鋼的1/6；其導(dǎo)電性根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同而異,可以是導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體,甚至可以僅次于超導(dǎo)體。在導(dǎo)電材料領(lǐng)域，碳納米管是完全有希望和傳統(tǒng)的導(dǎo)電炭黑相競(jìng)爭(zhēng)的。碳納米管(CNTs)作為鋰離子電池負(fù)極材料的添加劑，和獨(dú)特的結(jié)構(gòu)有廣泛的應(yīng)用：大容量電容器電極材料、儲(chǔ)氫材料、場(chǎng)發(fā)射材料等。納米管的制備方法主要有：電弧法、催化法、等離子體噴射沉積法、金屬催化熱分解法、電解法等。其中最典型的制備方法是電弧法和催化法。多壁碳納米管碳

3、納米管多壁碳納米管3碳納米管產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀3.1國(guó)內(nèi)方面研究進(jìn)展：碳納米管的制備工藝及應(yīng)用生產(chǎn)工藝、專利技術(shù)、相關(guān)文獻(xiàn)資料等，在國(guó)內(nèi)已有較多的研究與報(bào)道，關(guān)于這方面的技術(shù)資料也很多。http://book.kongfz.com/17386/98449805/；http://www.op15.com/jinshu/cixing/8461.html）。據(jù)了解，亞洲最大碳納米管生產(chǎn)基地落戶深圳。2005年，湖北華中師范大學(xué)賈志杰團(tuán)隊(duì)以推動(dòng)碳納米管生產(chǎn)的規(guī)模化和商品化為目標(biāo)，進(jìn)行了前期的生產(chǎn)工藝研究，采用催化裂解法合成了碳納米管，并對(duì)催化劑配制工藝和裂解工藝改

4、進(jìn)、優(yōu)化，以及連續(xù)批量生產(chǎn)前期基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)了多壁碳納米管連續(xù)、穩(wěn)定地工業(yè)化大批量生產(chǎn)。其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)：生產(chǎn)成本小于5元人民幣/克碳納米管。（http://www.hbec.gov.cn:8000/cxy/showprejects.asp?ID=665）目前技術(shù)成熟度已通過(guò)湖北省科技廳主持的技術(shù)成果鑒定，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。并想通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)讓、合作開(kāi)發(fā)兩種方式尋求合作伙伴。中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所陳韋課題組在利用液晶相制備高度有序碳納米管復(fù)合材料研究方面，取得新的進(jìn)展。三星綜合技術(shù)院樸玩浚(43歲)博士研究組表示，全球最先開(kāi)發(fā)出了在常溫下合成

5、納米技術(shù)的核心材料“碳納米管”的技術(shù)。中科院高科技項(xiàng)目“碳納米管的低成本生產(chǎn)技術(shù)”合作轉(zhuǎn)讓。技術(shù)特點(diǎn)：以廢舊塑料為原材料，采用全新的技術(shù)途徑，利用常規(guī)生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)分散、熱處理、分離方法合成碳納米管，是中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所獨(dú)家擁有的發(fā)明專利新技術(shù)。該工藝具有原料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、能耗低、環(huán)境友好、產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低等特點(diǎn)。采用本項(xiàng)專利技術(shù)建成年產(chǎn)100噸規(guī)模的生產(chǎn)線，其設(shè)備投資為30萬(wàn)元左右，生產(chǎn)成本可控制在5萬(wàn)元/噸以內(nèi)。目前國(guó)內(nèi)外該類產(chǎn)品的最低價(jià)格高于200萬(wàn)元/噸。因此，該項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)效益顯著。3.2國(guó)外研究進(jìn)展多層碳納米管的生

6、產(chǎn)，世界范圍內(nèi)現(xiàn)在公開(kāi)報(bào)道的主要有6家百噸級(jí)規(guī)模的工業(yè)試驗(yàn)生產(chǎn)裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)，都是采用的化學(xué)氣相沉積法的路線：1、德國(guó)bayer公司的碳納米管項(xiàng)目，預(yù)計(jì)年產(chǎn)200噸；2、法國(guó)arkeman公司，預(yù)計(jì)年產(chǎn)200噸；3、比利時(shí)nanocyl公司，預(yù)計(jì)年產(chǎn)200噸；4、美國(guó)cnano公司，運(yùn)營(yíng)在美國(guó)，生產(chǎn)基地在北京，預(yù)計(jì)年產(chǎn)500噸；5、美國(guó)hyperion公司，產(chǎn)量未知，最早開(kāi)發(fā)碳納米管商業(yè)應(yīng)用的公司；6、日本昭和電工（ShowaDenkoK.K），預(yù)計(jì)年產(chǎn)400噸。4碳納米管電池碳納米管電池是一種貯能器件，這種器件奇特之處在于其功能既像高能量電源，又像大

7、功率超級(jí)電容器。還有一項(xiàng)特點(diǎn)是可利用人的血液或汗液對(duì)電池充電。據(jù)專家人士預(yù)言：碳納米管電容式充電電池從實(shí)用性來(lái)說(shuō)最終會(huì)引領(lǐng)未來(lái)新能源。碳納米管的應(yīng)用非常廣泛：可用于鋰離子電池負(fù)極材料，構(gòu)建電雙層電容器電極材料用于儲(chǔ)能。據(jù)報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家利用碳納米管將鋰電池和電容器結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建了新型高容量的碳納米管電池。關(guān)于碳納米管電池的研究進(jìn)展總結(jié)如下：4.1國(guó)內(nèi)外碳納米管研究進(jìn)展：美國(guó)麻省理工學(xué)院科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)一種制造碳納米管的方法，可以將電池及超級(jí)電容相結(jié)合，制造出可以快速儲(chǔ)存、輸出大量能量蓄電裝置，為電動(dòng)客車(chē)提供一種理想解決方案。具體的實(shí)驗(yàn)方法是：在實(shí)驗(yàn)室中

8、使用多層含碳納米管制造電池的正極，同時(shí)使用鋰鈦氧化物制造電池的負(fù)極，電池電極厚度僅為幾微米。該鋰電池單位重量的能量輸出比傳