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科研动态丨强电新材料应用技术实验室“金属型单壁碳纳米管项目”已进入中试阶段

近期,浙江大学台州研究院强电新材料应用技术实验室已攻克了生产金属型单壁碳纳米管的技术难题。目前,实验室设备每小时能生产1克左右的金属型单壁碳纳米管, 金属型比例达到87%左右。






研究背景和现状


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单壁碳纳米管和多壁碳纳米管结构示意图


碳纳米管是由碳原子构成的石墨烯片层卷曲而成的中空管状结构,直径小,长径比大,为准一维碳纳米材料。


碳纳米管由于其独特的结构,具有高强度、高硬度、高导电, 高导热等性能, 而且重量轻、柔韧性好、抗辐射强。由于碳纳米管优越的物理和化学性能,它的应用前景十分广阔,最近几年碳纳米管导电浆料在锂电池领域的应用尤为突出。


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未来锂电池要向高能量密度、高性能方向发展,碳纳米管导电剂已成为最佳导电剂材料。由于碳纳米管的导电性能卓越, 多壁碳纳米管导电剂的添加量是传统导电剂的1/10左右,普通单壁碳纳米管导电剂的添加量还可再降一个数量级。


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技术突破



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金属型碳纳米管导线     

由于在普通单壁碳纳米管中只有1/3是金属型(导电的), 2/3是绝缘型(不导电的),整体的导电性能尚未充分发挥出来, 若能用金属型的单壁碳纳米管做成导电剂或导线,它们的导电性能就会大幅度地提高。但制备金属型单壁碳纳米管是一件十分困难的事, 各个领域的科学家已经努力了三十多年,使用了各种技术想生产金属型单壁碳纳米管,效果都不理想, 他们只能在实验室里制备出非常少量的金属型单壁碳纳米管,且制造成本十分高,目前在市场上金属型单壁碳纳米管的价格达到每毫克5000元左右。


浙江大学台州研究院强电新材料应用技术实验室已攻克了生产金属型单壁碳纳米管的技术难题。目前,实验室设备每小时能生产1克左右的金属型单壁碳纳米管, 金属型比例达到87%左右。


除此之外,研发团队还发明了特殊的有机溶剂, 能有效方便地分散金属型单壁碳纳米管, 并制备出金属型单壁碳纳米管导电浆料,导电浆料的碳纳米管比例可减少到0.01%。目前,团队能小规模地制备金属型单壁碳纳米管导线, 导电率比多壁碳纳米管高出几百倍, 密度是铜线的1/40左右, 机械强度是铜线的5倍左右。


该项目已进入中试阶段。


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通讯员 | 黄颖琦




来源:浙江大学台州研究院


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