新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的制備以及性能研究

董罡 宋卓彥 何春暉 李子揚

摘 ?????要：研究了新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的制備方法及其導(dǎo)電性能，提出了基于電氣相沉積（CVD）法和熱解法的新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料制備方法。采用電化學(xué)調(diào)節(jié)方法和穩(wěn)態(tài)控制方法，進(jìn)行碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的光生電荷的分離;采用熱解法對碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料進(jìn)行熱解分離及衍射譜分解;將羧甲基纖維素鹽加入到碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的溶解質(zhì)中，確保制備過程中碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性。對性能進(jìn)行研究時，通過分析碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的電磁特征，對導(dǎo)電材料的電阻率、材料制備成本、功率損耗及效率進(jìn)行分析。研究得知，制備的新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性能較好，輸出穩(wěn)態(tài)性較強(qiáng)。

關(guān) ?鍵 ?詞：新型;碳纖維;復(fù)合導(dǎo)電;材料;制備;導(dǎo)電性能

中圖分類號：TQ424.1 ?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ???????文章編號： 1671-0460（2019）06-1267-05

Abstract： The preparation methods and conductivity of new carbon fiber composite conductive materials were studied. A new preparation method of carbon fiber composite conductive materials based on CVD method and pyrolysis method was proposed. The photoconductive charge of carbon fiber composite conductive material was separated by electrochemical regulation method and steady state control method; the carbon fiber composite conductive material was pyrolyzed and decomposed by diffraction spectrum; carboxymethyl cellulose salt was added into the solute of carbon fiber composite conductive material to ensure the conductivity of carbon fiber composite conductive material in the preparation process. The electrical resistivity， material preparation cost， power loss and efficiency of carbon fiber composite conductive materials were investigated by analyzing the electromagnetic characteristics of carbon fiber composite conductive materials. The results showed that the new carbon fiber composite conductive material had good conductivity and output stability.

Key words： New type; Carbon fiber; Composite conductivity; Material; Preparation; Conductivity

新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料是典型的電池電極材料，對新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的制備技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可提高其導(dǎo)電性能及電流輸出的穩(wěn)定[1]。優(yōu)化過程中，以保證新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料性能穩(wěn)定性為前提進(jìn)行優(yōu)化，在電池設(shè)計技術(shù)優(yōu)化和材料的電極性能優(yōu)化設(shè)計等領(lǐng)域中具有很好的應(yīng)用價值。

當(dāng)前，對新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的制備方法研究主要有電吸附方法、X射線制備方法、氣相沉積（CVD）法、光譜制備技術(shù)以及新型混合MMC制備技術(shù)等[2]，采用傳統(tǒng)的碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料制備技術(shù)具有利用率高、耗能低等優(yōu)點，例如，采用電壓自均衡 Boost-MMDCT耦合控制方法進(jìn)行碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的制備，經(jīng)MMDCT接入新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的復(fù)合電極，提高新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料制備的輸出穩(wěn)定性[3]，但該方法的過程控制穩(wěn)定性不好，輸出增益較大。

針對上述問題，本文提出基于電沉積法和熱解法的新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料制備方法，采用電化學(xué)調(diào)節(jié)方法和穩(wěn)態(tài)控制方法，進(jìn)行碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的光生電荷的分離;采用熱解法對碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料進(jìn)行熱解分離及衍射譜分解;將羧甲基纖維素鹽加入到碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的溶解質(zhì)中，確保制備過程中材料的導(dǎo)電性。通過分析電磁特征，對導(dǎo)電材料的電阻率、材料制備成本、功率損耗及效率進(jìn)行分析。

1 ?制備流程

為了對新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料制備和導(dǎo)電性能的分析，結(jié)合材料的晶體結(jié)構(gòu)特征和電化學(xué)性能分析。采用電化學(xué)調(diào)節(jié)方法和穩(wěn)態(tài)控制方法，進(jìn)行新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的光生電荷分離[4]，采用CdS/RGO 復(fù)合光催化劑進(jìn)行制備過程中的相結(jié)構(gòu)表征。在43.28、53.73、57.27 ℃溫度條件下，進(jìn)行伸縮振動特性分析，采用熱解法在金屬有機(jī)骨架材料中進(jìn)行熱解分離，得到新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的FTIR譜圖和晶體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)新型碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的FTIR譜圖和晶體結(jié)構(gòu)分布，進(jìn)行優(yōu)化制備設(shè)計，采用Ni- MOF-74作為電極材料，在通過調(diào)控碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料制備過程中的熱解溫度下熱解反應(yīng)控制[5]，計算骨架結(jié)構(gòu)特征峰值，采用[mim] Cl/AlCl3 （45/55 mol%）進(jìn)行材料電極導(dǎo)電性能測試和濾波分離，在離子液體中分析導(dǎo)電性能，采用電沉積法，進(jìn)行蓄電性能優(yōu)化設(shè)計[6]，進(jìn)行CMC-Na 和 CMC- Li的化學(xué)分解和特征分析，在濃度為0、5 mmol/L羧甲基纖維素鹽溶液中，進(jìn)行碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的衍射譜分解，將羧甲基纖維素鹽加入到碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的溶解質(zhì)中，提高碳纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性。制備過程如圖2所示。