石墨烯基水性导电油墨的制备及其在低温热管理中的应用
王友昌1
张晓静1
朱宇薇1
李筱璐1
李宇航2
沈志刚1
1.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京 100191;北京航空航天大学粉体技术研究开发北京市重点实验室,北京 1001912.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京 100191
摘要：[目的]为了制备环保型的石墨烯基水性导电油墨,印刷高性能柔性电阻加热器(flexible resistive heaters,FRHs),实现锂离子电池的低温热管理.[方法]采用球磨法制备石墨烯基水性导电油墨;采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征石墨烯及印刷图案的形貌和结构;采用平板流变仪和四探针电阻仪表征炭黑含量对石墨烯基水性油墨流变性能和印刷图案导电性能的影响;探讨石墨烯基FRHs的响应速率、热稳定性和力学性能,以及其在锂离子电池低温热管理中的应用.[结果]油墨的静态黏度和黏度恢复率随着炭黑含量的增加而增大,印刷图案的电导率在炭黑质量分数为15％时达到最大,为20 383 S/m;石墨烯基FRHs在8 V的低电压下30 s快速达到150 ℃,能够实现120次的重复开关循环,在72 h的持久运行后温度仅增加2.54％,并且在2 000次的弯折后温度变化小于2.1％.在电压为6 V时将锂离子电池从-30 ℃预热至20 ℃,并在30 min内实现80％的充电容量.[结论]射流空化法产生的高剥离度、完好晶体结构和较大横向尺寸(1 µm)的石墨烯与填充于其中的炭黑使油墨具有合适的流变性,并在印刷图案中构建致密的导电通道,赋予FRHs优异的性能.
关键词：石墨烯水性油墨丝网印刷柔性电阻加热器热管理
分类号：TB34(工程材料学)TQ152(电化学工业)
资助基金：国家自然科学基金(U23A20111)
论文发表日期：2024-12-25
在线出版日期：2026-05-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 15-26 )
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