Углеродные материалы успешно применяются в качестве электродов для конденсаторов и батарей. Углеродные нанотрубки могут продолжить эту традицию и значительно расширить возможности электродов. Массивы УНТ обладают большой площадью поверхности и хорошей проводимостью. Не последнее значение имеют и отличные механические свойства нанотрубок.
Исследователи из Австралии разработали метод получения массивов углеродных нанотрубок, выращенных как на непроводящих подложках из стеклоуглерода, так и на проводящих алюминиевых и медных фольгах. Особенность полученного материала заключается в том, что для изготовления электродов не требуется напыление контактов или перенос нанотрубок на проводящий носитель. Нанотрубки в таких массивах сильно переплетены, поэтому образуют прочный и гибкий проводящий материал.
Сначала на поверхности кварцевой пластинки получают наночастицы железа, выступающие в роли катализатора. Для этого раствор органического комплекса железа (III) наносится на пластинку и подвергается разложению при 600 °С в токе Ar/H
2. Далее при 800 °С на частицах железа в атмосфере C
2H
2 образуется углеродная пленка, которую легко можно отделить от подложки.
При ближайшем рассмотрении оказалось, что нижняя часть пленки является стеклоуглеродом, а из его поверхности вырос разупорядоченный лес из нанотрубок. Такая «бумага» оказалась очень прочной и гибкой. По словам ученых, технология может быть легко масштабирована для получения пленок большой площади. В качестве подложки можно использовать также и металлические фольги.
Материал был опробован в качестве анода литий-ионной батарейки. Ёмкость электрода оказалась равной 570 мАч/г, что превосходит более чем в 1,5 раза
емкость графита. После 100 циклов зарядки/перезарядки емкость не изменилась, при этом не было замечено какой-либо деградации материала. Столь значительная емкость может быть связана с пористой структурой углеродного композита.
Работа
«Direct Growth of Flexible Carbon Nanotube Electrodes» опубликована в
Advanced Materials.
