柔性便攜式電子設備在未來人類社會和生活中的應用,備受關注[1]
這使得柔性儲能設備,尤其是柔性鋰離子電池(Lithium-ion batteries, LIBs)成為當前研究的熱點[2~4]
傳統LIBs的金屬箔(Al箔、Cu箔)材集流體與活性物質的結合較差,易分離且很難變形 [5]
因此,需要研制具有優異柔性和導電性的集流體
近年來,碳納米材料在柔性電池領域中的應用受到越來越大的關注[6~10]
碳納米管(Carbon nanotubes,CNTs)[11~16]和石墨烯[17~21]具有優異的柔性、力學性能和良好的導電性,可用作柔性集流體
碳納米材料表面優異的三維形貌使其能與活性物質牢固地結合,可應用在可穿戴產品中的LIBs[22]
同時,碳納米材料的面密度較低,可用于制備具有較高能量密度的電池,是柔性集流體材料有力的競爭者[23~25]
但是,將碳納米材料組裝成宏觀膜用作集流體,生產工藝或引入雜質等原因使其最終的電導率較低[26~28]
較低的電導率使制作的柔性LIBs內阻較高,輸出電流和電壓較低
文獻[29~31]研究了CNTs宏觀膜(CNTs macro-film, CMF)表面金屬化對柔性電池內阻的影響,所制備的全電池電阻大幅度降低,使電池的輸出電流提高
本文采用磁控濺射技術對碳納米管膜進行表面金屬化處理,制備導電性能優異的碳納米管/金屬復合薄膜并研究以這種復合薄膜為集流體組裝的柔性鋰離子電池的性能
1 實驗方法1.1 表面金屬化處理
基于本課題組自制的CMF[32],采用磁控濺射技術對CMF的表面進行金屬化處理
實驗中使用JGP-560B超高真空磁控濺射儀,濺射靶材為鋁靶(?60 mm×5 mm,純度99.9%)、銅靶(?60 mm×5 mm,純度99.9%)
濺射前,先用乙醇清潔待鍍CMF的表面,然后將其放置于真空室內用真空泵和分子泵依次將其抽至2×10-3 Pa,通入高純氬氣(純度99.99%)保護,氣體分壓為2.5 Pa
將靶功率調至30 W,出現輝光放電后預濺射10 min,再將靶的功率調至120 W濺射1 h,得到CMF@Al復合薄膜
用方法將靶功率改變為160 W,即可制備CMF@Cu復合薄膜
1.2 性能表征
掃描電鏡(ZEISS EVO MA10)觀察原始CMF和CMF@Al、CMF@Cu 復合薄膜的表面形貌、測試方塊電
聲明：
“碳納米管膜表面金屬化用于高電流輸出柔性鋰離子電池” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：趙超鋒,鄭小燕,李凱瑞,賈世奎,張明,黎業生,吳子平
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2025年07月23日 ~ 26日 
