松下蓄电池为您解读碳纳米管

       

最近，在铅酸电池正极活物质中，添加碳纳米管可以提高电池容量。添加碳纳米管在负极活物质里，能够改善电池寿命及性能。那么碳纳米管在到底在哪些行业中有所运用呢？松下蓄电池小编和和大家共同分享。 在铅酸电池行业，对碳纳米管已不再陌生，有很多铅酸电池制造企业都开始使用碳纳米管，大都是外购碳纳米管作为辅助材料。总体来说，对碳纳米管的认识还比较肤浅，这里特别详细地介绍碳纳米管，用于铅酸电池行业的新用途。 要制备碳纳米管，首先必须解决原料问题，即碳源。合成碳纳米管的原料有：①天然石墨或含碳较高的煤； ②含碳和氢的烃类； ③主要含碳与氢(或者有O、N、S等)的低分子有机化合物； ④低沸点有机金属化合物(金属茂、金属酞化菁等)； ⑤高分子物质及碳化硅类的无机物。 天然石墨是容易获得的较纯净的碳源。不过石墨极为稳定，石墨层面之间结合得非常牢固，加之碳的原子量小，其晶格受热振动很困难，要想获得单个碳原子或原子族蒸气，升华热高达710kJ／mol。 碳纳米管是元素碳的一种热力学极不稳定、动力学极稳定的亚稳态物质。构成碳纳米管的石墨烯片层有一定的弯曲，从而使其处在平衡态的碳原子有一定的应力，并处于较高的能量状态。 不同的碳的同素异形体中碳原子所具有的能量不同。石墨中碳原子的能量为零，最为稳定；C。。中碳原子的能量高达o． 45eV，碳纳米管与金刚石很接近。 图2—4所示为不同碳的同素异形体以及纳米碳管中的碳原子所具有的能量。 纳米石墨烯片的边缘有许多悬键，在消除悬键形成碳纳米管时，还需克服管弯曲的应力，因而正是两者平衡的结果。 形成碳纳米管的碳源有之前所述的①一⑤，也可以从各种含碳物质通过热解或转化而得。热解可以通过催化剂加热，可以通过歧化反应或气相、液相、固相碳化转化为高碳质材料，条件适合时，能部分形成或全部形成碳纳米管。碳纳米管还可以通过在电化学反应作用下的凝缩相合成。 具体的合成方法如下。 自从1991年日本饭岛发现碳纳米管以来，已有几十种合成的碳纳米管，也发现了一些新的转化途径，可以根据不同的碳源，大致可以分为以下几类合成方法。 (1)碳蒸发法 热源有容易形成高温的电弧法、激光烧蚀法等离子体法、太阳能法等。这些方法的共同之处是：出自：松下蓄电池提示您：用高含碳量的煤、天然石墨或者腐殖酸等为原料，用不同的加热手段，在极高温度下，使碳源(原料)中的碳原子蒸发，在不同惰性气体或非氧化氛围内(Ar、Ne、He、N2、H2、CHd、C2H2以及C2H2+He等)、在不同压力环境中或使用催化剂，使蒸发后的碳原子簇合成碳纳米管。 (2)含碳气体、烃类或金属有机化合物为原料进行热解或催化热解包括CO歧化、C2H2、CH‘、丁烯、苯和2—甲醛萘酮经液态烃的气相热解转化；有些有机金属化合物如二茂铁之类的金属茂、Ni一、C。一、Fe一的金属酞菁等的热解。 这类热解使用的催化剂有：Fe、Co、Ni及稀土金属等各种不同的金属催化剂、固体酸催化剂或溶胶—凝胶法合成液态催化剂。 根据不同衬底中催化剂的影响，不同于电阻外热的特殊热源，不同的沉积空间和位置，可衍生出许多不同的方法。 (3)固相热解法 最典型的是本体聚合物空气中热解法、混合微囊纺丝法、乙酰丙酮催化极化法、高密度聚乙烯水热极化法、低密度聚乙烯热解法以及Cs。热解法等。 (4)电化学法 用炭电极熔融盐电解，氟聚合物电化学还原，乙炔的溶氨溶液电化学合成等。 (5)含碳无机物转化法 用碳化硅表面粗分解法。 (6)环芳构化形成筒状齐聚物等新合成法 略。 (7)扩散火焰法和低压烃火焰法等 略。 虽然方法很多，大量(批量)生成碳纳米管的方法却不多。其中电弧法与激光烧蚀法合成碳纳米管已有商品化生产。 目前碳纳米管仍然很昂贵，要使碳纳米管作为工业材料实际应用，必须开发大规模(工业化)生产碳纳米管的工业方法。 我国目前自主开发的工业方法与设备，都以烃类为原料，可连续生产，适合批量投产，生产能耗低，规模可以扩大，适合产业化生产。至于单壁碳纳米管的大量制造以及管径与螺旋度的控制，仍是当前困扰的难题。 出自：松下蓄电池