柔性便携式电子设备在未来人类社会和生活中的应用,备受关注[1]
这使得柔性储能设备,尤其是柔性锂离子电池(Lithium-ion batteries, LIBs)成为当前研究的热点[2~4]
传统LIBs的金属箔(Al箔、Cu箔)材集流体与活性物质的结合较差,易分离且很难变形 [5]
因此,需要研制具有优异柔性和导电性的集流体
近年来,碳纳米材料在柔性电池领域中的应用受到越来越大的关注[6~10]
碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)[11~16]和石墨烯[17~21]具有优异的柔性、力学性能和良好的导电性,可用作柔性集流体
碳纳米材料表面优异的三维形貌使其能与活性物质牢固地结合,可应用在可穿戴产品中的LIBs[22]
同时,碳纳米材料的面密度较低,可用于制备具有较高能量密度的电池,是柔性集流体材料有力的竞争者[23~25]
但是,将碳纳米材料组装成宏观膜用作集流体,生产工艺或引入杂质等原因使其最终的电导率较低[26~28]
较低的电导率使制作的柔性LIBs内阻较高,输出电流和电压较低
文献[29~31]研究了CNTs宏观膜(CNTs macro-film, CMF)表面金属化对柔性电池内阻的影响,所制备的全电池电阻大幅度降低,使电池的输出电流提高
本文采用磁控溅射技术对碳纳米管膜进行表面金属化处理,制备导电性能优异的碳纳米管/金属复合薄膜并研究以这种复合薄膜为集流体组装的柔性锂离子电池的性能
1 实验方法1.1 表面金属化处理
基于本课题组自制的CMF[32],采用磁控溅射技术对CMF的表面进行金属化处理
实验中使用JGP-560B超高真空磁控溅射仪,溅射靶材为铝靶(?60 mm×5 mm,纯度99.9%)、铜靶(?60 mm×5 mm,纯度99.9%)
溅射前,先用乙醇清洁待镀CMF的表面,然后将其放置于真空室内用真空泵和分子泵依次将其抽至2×10-3 Pa,通入高纯氩气(纯度99.99%)保护,气体分压为2.5 Pa
将靶功率调至30 W,出现辉光放电后预溅射10 min,再将靶的功率调至120 W溅射1 h,得到CMF@Al复合薄膜
用方法将靶功率改变为160 W,即可制备CMF@Cu复合薄膜
1.2 性能表征
扫描电镜(ZEISS EVO MA10)观察原始CMF和CMF@Al、CMF@Cu 复合薄膜的表面形貌、测试方块电
声明：
“碳纳米管膜表面金属化用于高电流输出柔性锂离子电池” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：赵超锋,郑小燕,李凯瑞,贾世奎,张明,黎业生,吴子平
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2025年06月06日 ~ 08日 
