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碳納米管的性能優(yōu)勢和應用領域

深圳市賽姆烯金科技有限公司 ? 來源:深圳市賽姆烯金科技有限 ? 2023-10-27 17:41 ? 次閱讀

隨著科技的進步,碳納米管(Carbon Nanotubes,CNT)已經(jīng)逐漸引領鋰電池領域的革新浪潮。傳統(tǒng)導電劑的替代者,碳納米管以其卓越的性能特點,包括優(yōu)異的導電導熱性能、阻酸抗氧化性、低阻抗等,成為提高鋰電池能量密度、實現(xiàn)快充快放和提升循環(huán)壽命的關鍵輔材。在過去的幾年里,碳納米管導電漿料的需求急劇增長,尤其是在下游動力電池企業(yè)中,為碳納米管導電劑的市場帶來了蓬勃發(fā)展。

性能優(yōu)勢

傳統(tǒng)導電劑主要包括炭黑、導電石墨、氣相生長碳纖維(VGCF)、碳納米管和石墨烯等,其中碳納米管作為一種一維量子材料,具有獨特的六邊形結構,擁有出色的導電導熱性能和阻酸抗氧化性能。相較于傳統(tǒng)導電劑,碳納米管具有以下突出特點:

低阻抗

在鋰電池中,阻抗是一個關鍵參數(shù),它影響著電池的充放電效率和功率輸出。阻抗越低,電池在高電流下的性能就越好。碳納米管具有非常低的阻抗,這意味著它們在電流傳輸過程中幾乎沒有能量損失。與傳統(tǒng)的導電劑相比,碳納米管的電導率約為 10^8 S?m-1,遠高于大多數(shù)材料,包括金屬。這種高電導率使得電池能夠更高效地傳輸電流,降低電池內部的電阻,從而提高電池的充放電效率。

機械穩(wěn)定性

碳納米管具有出色的機械強度和柔韌性。在鋰電池的循環(huán)充放電過程中,電極材料可能會發(fā)生體積變化,而碳納米管能夠承受這種變化,減少電極材料的顆粒斷裂和結構損壞。

抗氧化性

碳納米管具有很好的抗氧化性能,不易受到氧化或腐蝕。在循環(huán)過程中,電極材料常常會發(fā)生與電解液中氧化物的反應,但碳納米管能夠抵御這種氧化反應,保持其結構的穩(wěn)定性。

高比表面積

碳納米管擁有高比表面積,提供更多的活性位點,有助于電化學反應的進行。這種高比表面積可以增加電極與電解液的接觸面積,提高電極的電化學活性,有助于維持電池性能的穩(wěn)定。

電子傳遞性

碳納米管具有良好的電子傳遞性,電子能夠在其表面迅速傳遞。這種快速的電子傳遞性有助于維持電池的高效率充放電,減少電子在電極材料內部的阻礙,降低電阻,提高能量轉化效率。

低添加量、高能量密度

相較于傳統(tǒng)炭黑導電劑,碳納米管的添加量降至0.8%-1.5%。低添加量不僅節(jié)省了空間,提高了正極活性物質的充填程度,還增加了電池的能量密度,在高分子材料中也常有應用。

應用領域

電子行業(yè)

碳納米管作為導電劑可以大幅提高集成電路的性能,同時具有更小的體積和較輕的質量,有望替代傳統(tǒng)硅片。

醫(yī)療領域

碳納米管技術被用于制造納米機器人,可用于血液中的治療,實現(xiàn)單個蛋白質分子的檢測,同時可制備無害的造影劑,使醫(yī)學成像更為清晰。

新能源汽車

隨著新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展,碳納米管導電劑的需求逐漸增大,以提高鋰電池的性能和能量密度。

材料領域

碳納米管技術可以用于制備具備高強度和導電性的材料,廣泛應用于汽車、航空航天等領域,提高產(chǎn)品性能。

總結

總的來看,碳納米管作為一種新興的納米材料,以其優(yōu)異的性能和廣泛的應用前景,必將在未來的科技創(chuàng)新中扮演重要角色。碳納米管導電劑的不斷發(fā)展與應用,將推動鋰電池技術向前邁進,為各個領域的科技進步和應用提供強有力的支持。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:碳納米管丨導電助劑新星

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