[發明專利]一種柔性鋰離子電池負極及其制備方法和柔性鋰離子電池

有效

• 申請號: 201611031511.5
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106784615B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 張晗;王任衡;張家宜
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/62;H01M4/66;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

1.一種柔性鋰離子電池負極，其特征在于，包括多孔碳納米纖維薄膜，以及負載在所述多孔碳納米纖維薄膜上的負極活性材料和黑磷納米顆粒，所述多孔碳納米纖維薄膜由多根多孔碳納米纖維構成，所述柔性鋰離子電池負極的制備方法包括以下步驟：

采用靜電紡絲的方式制備得到聚合物納米纖維網，再將所得聚合物納米纖維網于250-550℃下有氧焙燒40min-4h，冷卻后得到多孔聚合物納米纖維網；

將黑磷納米顆粒和負極活性材料加入到第一溶劑中，并在保護性氣體保護下攪拌均勻，得到混合溶液；所述第一溶劑為十二烷基苯磺酸鈉和甘油的混合液；

將所述多孔聚合物納米纖維網置于所述混合溶液中，并在真空條件下，負壓保持20min-40min，然后取出吸收有所述混合溶液的多孔聚合物納米纖維網，在保護氣氛下，于500-600℃無氧焙燒3-5h，冷卻后得到所述柔性鋰離子電池負極。

2.如權利要求1所述的柔性鋰離子電池負極，其特征在于，所述負極活性材料和所述黑磷納米顆粒部分均勻分布在所述多孔碳納米纖維表面，部分均勻分布在所述多孔碳納米纖維的多孔孔洞中。

3.如權利要求1所述的柔性鋰離子電池負極，其特征在于，所述負極活性材料與所述黑磷納米顆粒的質量之比為65-85:1，所述負極活性材料與所述黑磷納米顆粒兩者的質量之和占所述柔性鋰離子電池負極總質量的80％-95％。

4.如權利要求1所述的柔性鋰離子電池負極，其特征在于，所述負極活性材料為二氧化鈦、天然石墨、人造石墨、石墨烯、氧化石墨烯、中間相碳微球、碳纖維、碳納米管和鈦酸鋰中的一種或多種；所述負極活性材料的顆粒尺寸小于等于500nm。

5.如權利要求1所述的柔性鋰離子電池負極，其特征在于，所述黑磷納米顆粒為少層黑磷片狀材料，所述多孔碳納米纖維的直徑為50nm-500nm。

6.如權利要求1所述的柔性鋰離子電池負極，其特征在于，所述柔性鋰離子電池負極的厚度為2.5mm-4.0mm。

7.一種柔性鋰離子電池負極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

采用靜電紡絲的方式制備得到聚合物納米纖維網，再將所得聚合物納米纖維網于250-550℃下有氧焙燒40min-4h，冷卻后得到多孔聚合物納米纖維網；

將黑磷納米顆粒和負極活性材料加入到第一溶劑中，并在保護性氣體保護下攪拌均勻，得到混合溶液；所述第一溶劑為十二烷基苯磺酸鈉和甘油的混合液；

將所述多孔聚合物納米纖維網置于所述混合溶液中，并在真空條件下，負壓保持20min-40min，然后取出吸收有所述混合溶液的多孔聚合物納米纖維網，在保護氣氛下，于500-600℃無氧焙燒3-5h，冷卻后得到柔性鋰離子電池負極，所述柔性鋰離子電池負極包括多孔碳納米纖維薄膜，以及負載在所述多孔碳納米纖維薄膜上的負極活性材料和黑磷納米顆粒，所述負極活性材料和所述黑磷納米顆粒部分分布在多孔碳納米纖維表面，部分分布在多孔碳納米纖維的多孔孔洞中。

8.如權利要求7所述的柔性鋰離子電池負極的制備方法，其特征在于，所述有氧焙燒操作過程中，以1.0-1.5℃/min的升溫速率從室溫升至250-550℃。

9.如權利要求7所述的柔性鋰離子電池負極的制備方法，其特征在于，所述第一溶劑中，所述十二烷基苯磺酸鈉與甘油的質量比為1:4-6，所述攪拌溫度為25℃-50℃，攪拌時間為20min-60min。

10.如權利要求7所述的柔性鋰離子電池負極的制備方法，其特征在于，所述多孔聚合物納米纖維網與所述混合溶液的質量比為1:0.5-1.5。