納米炭黑--聚合物(PS,PVC,HDPE,PTFE,PP)釩電池電極材料的制備及性能研究.pdf

1、電極材料在釩電池的發(fā)展及應(yīng)用中占有重要的地位，釩電池電極材料的研究主要包括兩方面:一是對(duì)不同基體電極材料的選擇和制備，二是電極材料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，表面改性及模擬。電極作為釩電池的關(guān)鍵材料之一，對(duì)釩電池的性能和壽命具有重要的影響，而電極表面的電化學(xué)活性和化學(xué)穩(wěn)定性是重要的影響因素。在20世紀(jì)末，炭黑填充型導(dǎo)電復(fù)合材料成為高分子功能材料領(lǐng)域中的新型材料并得到了迅速的發(fā)展。通過(guò)將聚合物基體填充到炭黑中，導(dǎo)電復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了大范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)電性能、力學(xué)

2、性能和熱性能，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。將導(dǎo)電填料與有機(jī)基體均勻地混合，使其具有優(yōu)異的導(dǎo)電性與耐腐蝕性是現(xiàn)階段復(fù)合型導(dǎo)電材料的研究熱點(diǎn)之一。
　　本文利用自制單螺桿擠壓混煉機(jī)，以納米炭黑(CB)為填料，分別以PS（聚苯乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、HDPE（高密度聚乙烯）、PTFE（聚四氟乙烯）和PP（聚丙烯）為基體，制備CB/PS、CB/PVC、CB/HDPE、CB/PTFE和CB/PP五種導(dǎo)電復(fù)合材料，考察了在混煉5遍、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)5

3、0∶1、壓樣壓強(qiáng)為15MPa條件下，不同炭黑含量、不同混煉溫度對(duì)導(dǎo)電復(fù)合材料體積電阻率的影響，確定了合適的工藝條件。利用納米炭黑/聚合物(PS，PVC，HDPE，PTFE，PP)導(dǎo)電復(fù)合材料制備了導(dǎo)電電極，通過(guò)電化學(xué)工作站考察了在釩電池電解液中不同炭黑含量、不同掃描速率下導(dǎo)電復(fù)合體系的電化學(xué)性能以及經(jīng)過(guò)300次循環(huán)伏安后電極表面的耐腐蝕性能。得到了如下結(jié)論:
　　利用單螺桿擠壓混煉，制備得到的納米炭黑/聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料具有較小的

4、滲濾閾值;當(dāng)炭黑含量較高時(shí)，混煉溫度對(duì)導(dǎo)電復(fù)合材料體積電阻率的影響較小;CB/PS、CB/PVC、CB/HDPE、CB/PTFE和CB/PP體系的適合的混煉溫度分別為220℃、150℃、160℃、260℃、235℃;當(dāng)炭黑含量超過(guò)30％時(shí)，導(dǎo)電復(fù)合電極的體積電阻率均能達(dá)到一個(gè)較小值。當(dāng)掃描速率為50mV·s-1時(shí)，納米炭黑/聚合物導(dǎo)電復(fù)合電極在釩電池電解液中均具有較好的電化學(xué)信號(hào);當(dāng)炭黑含量為40％時(shí)，納米炭黑/聚合物復(fù)合電極均有較好的