碳纳米管在新能源领域有广泛的运用,主要包括以下几个方面:
电池电极材料
锂离子电池:作为锂离子电池的正极材料或导电添加剂,能有效提高电池的倍率性能和循环稳定性。将其与锂离子电池的传统活性物质结合,可降低电池内阻,提高充放电效率,还有助于延长锂离子电池的使用寿命,减少电池的体积和重量。此外,碳纳米管也可用于制备新型负极材料,如碳纳米管/石墨烯复合材料,该材料具有较大的比容量和良好的循环性能。
钠离子电池:应用于钠离子电池中可改善电极材料的导电性和结构稳定性,与钠离子电池的活性物质复合,有助于提高电池的倍率性能和循环稳定性。
超级电容器:因其高比表面积和良好的导电性,被广泛应用于超级电容器中,可提高超级电容器的能量密度和功率密度。与活性物质复合使用,还能进一步提高电容器的循环稳定性和耐久性,实现高倍率放电,满足快速充放电的需求。
燃料电池:可作为燃料电池的电极材料,增强电极的导电性和稳定性,提高电极的电化学活性,从而提升整体燃料电池的性能。通过优化碳纳米管的结构和组成,还可进一步提高燃料电池的效率和耐久性。
电池隔膜材料:碳纳米管具有良好的机械强度和化学稳定性,可作为锂离子电池和燃料电池隔膜材料的添加剂。添加碳纳米管可以提高隔膜材料的力学性能和化学稳定性,降低电池的漏电流,提高电池的安全性能。
光伏发电领域:在光伏发电中,碳纳米管可作为导电材料和光吸收材料的复合结构,其高导电性有助于减少光伏电池中的电阻损耗,提高整体转换效率,还能增加光吸收面积,提升光吸收效率。同时,碳纳米管的加入可改善光伏电池的机械性能和耐久性,使电池在恶劣条件下运行更可靠。此外,碳纳米管还可用于光催化水分解反应,将光能转化为氢能。把光敏剂放到碳纳米管表面形成复合光催化剂,能提高光催化反应的效率,增加催化反应的活性中心,加快水分解反应的速度,在生产清洁氢能方面前景良好。
热电转换领域:单壁碳纳米管薄膜兼具高导电性、导热性和热电性能,是与太阳电池结合构建光伏/热电系统的理想材料。例如,通过改进的再分散技术制备出的大面积高导电性向列相单壁碳纳米管薄膜,集成至光伏电池后,可实现废热发电与主动降温双重效果,为光伏电站运行规模化散热增效提供了新的技术路线和材料策略。