碳納米材料是指分散相尺度至少有一維小于100nm的碳材料。碳納米管(CNTs),又名巴基管,是一種具有特殊結(jié)構(gòu)(徑向尺寸為納米量級(jí),軸向尺寸為微米量級(jí),管子兩端基本上都封口)的一維量子材料。
碳納米管可以看做是石墨烯片層卷曲而成,因此按照石墨烯片的層數(shù)可分為:?jiǎn)伪谔技{米管和多壁碳納米管。碳納米管作為一維納米材料,重量輕,六邊形結(jié)構(gòu)連接完美,具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。碳納米管的硬度與金剛石相當(dāng),強(qiáng)度是鋼的100倍,但柔韌性良好,可以拉伸。

生產(chǎn)過(guò)程中核心壁壘
分散體系:粉體分散是漿料制備的核心步驟。由于CNT粉體直接實(shí)際應(yīng)用效果不好,所以電池廠目前更傾向于采購(gòu)CNT漿料。而由于碳納米管之間較強(qiáng)的范德華 力和高長(zhǎng)徑比,容易形成大的管束,并且納米尺寸效應(yīng)的存在,使得團(tuán)聚效應(yīng)更為顯著。常見(jiàn)的分散方法包括研磨、高能球磨、添加表面活性劑等。實(shí)際生產(chǎn)中 ,常采用PVP等表面活性劑作為分散劑,NMP作為分散介質(zhì),使用砂磨機(jī)進(jìn)行分散。而不同組分和不同含量的分散劑所得到的效果存在顯著差異。
催化劑:催化劑的制備方法和流程,會(huì)影響其粒徑、活性、純度等性能,進(jìn)而對(duì)碳納米管的管徑、長(zhǎng)度、純度以及均一性產(chǎn)生顯著影響。各家企業(yè)針對(duì)催化劑的 組分和生產(chǎn)流程多進(jìn)行了專(zhuān)利布局,并且通過(guò)自身實(shí)際生產(chǎn)工藝進(jìn)行靈活調(diào)整。而催化劑制備水平的優(yōu)劣也會(huì)直接反應(yīng)在碳納米管產(chǎn)品的性能上。
近年來(lái)隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應(yīng)用前景也不斷地展現(xiàn)出來(lái),是材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。