[發(fā)明專利]一種復(fù)合柔性電極、其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810054847.6
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108258334B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周航;黃媛;劉久煒
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號: H01M10/36
• 分類號: H01M10/36;H01M4/50;H01M4/62;H01M10/38
• 代理公司: 深圳市深佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44285
• 代理人: 王仲凱

本申請?zhí)峁┝艘环N復(fù)合柔性電極及其制備方法，該電極包括：柔性集流體；復(fù)合在所述柔性集流體上的片狀二氧化錳和石墨烯。本發(fā)明主要以片狀二氧化錳為活性物質(zhì)，并用石墨烯作為導(dǎo)電劑，可以提高電極的導(dǎo)電性，同時增加電解液和電極的接觸面積，降低離子的擴(kuò)散距離，因此有利于提高電池的比容量和倍率性能。本發(fā)明還提供了一種柔性鋅離子電池及其制備方法，該電池包括上述電極，在便攜式可折疊的柔性電子與能源器件方面具有良好的應(yīng)用發(fā)展前景。本發(fā)明實施例用真空抽濾法制備得到片狀二氧化錳和石墨烯復(fù)合電極，不需要添加粘結(jié)劑，有利于提高活性物質(zhì)在整個電極中的質(zhì)量比例，從而提高電極的能量密度。本發(fā)明制備方法簡單，利于降低制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性鋅離子電池的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種復(fù)合柔性電極、其制備方法和應(yīng)用，特別涉及一種以片狀二氧化錳和石墨烯復(fù)合電極為正極的柔性鋅離子電池的制備方法。

背景技術(shù)

以中性水系溶液為電解液的鋅離子電池(例如Zn/MnO₂)具有理論能量密度高、安全性好、成本低等優(yōu)勢，在高性能電子設(shè)備等器件中具有廣闊應(yīng)用前景。高性能柔性鋅離子電池的開發(fā)更能滿足柔性電子設(shè)備對柔性儲能器件的性能需求，在柔性電池中，具有機(jī)械柔性的電極是核心組件之一，需同時實現(xiàn)提供電子導(dǎo)電骨架、離子擴(kuò)散通道及活性材料載體等功能。鋅離子電池的常用正極材料是二氧化錳(MnO₂)，但其存在導(dǎo)電性差等問題。

申請公布號為CN 107221648 A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種柔性電池的制備方法，其主要針對現(xiàn)有的柔性電池能量密度較低、彎曲性能較差等缺陷；具體包括如下步驟：將二氧化錳/碳布作為正極，鋅片作為負(fù)極，用纖維素膜隔開，然后采用局對苯二甲酸乙二酯膜進(jìn)行封裝，留下注入口，注射電解液，并封口，即得柔性電池。但是，該技術(shù)中正極的導(dǎo)電性仍有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N復(fù)合柔性電極、其制備方法和應(yīng)用，本申請?zhí)峁┑膹?fù)合柔性電極具有較高的導(dǎo)電性，能提高電池的比容量和倍率性能。

本發(fā)明提供一種復(fù)合柔性電極，包括：

柔性集流體；

復(fù)合在所述柔性集流體上的片狀二氧化錳和石墨烯。

優(yōu)選地，所述片狀二氧化錳和石墨烯的質(zhì)量比為7:3～9:1，所述片狀二氧化錳與集流體的質(zhì)量之比為1:40～1:4。

優(yōu)選地，所述片狀二氧化錳尺寸大小為100nm～200nm，所述石墨烯的片徑尺寸為0.5μm～5μm。

優(yōu)選地，所述柔性集流體為導(dǎo)電織物。所述導(dǎo)電織物進(jìn)一步優(yōu)選為碳布和金屬織物中的任一種，更優(yōu)選的金屬織物為鎳布或銅布。

本申請?zhí)峁┮环N復(fù)合柔性電極的制備方法，包括以下步驟：

將片狀二氧化錳和石墨烯混合，沉積到柔性集流體上，得到復(fù)合柔性電極。

優(yōu)選地，具體為：將片狀二氧化錳和石墨烯混合，采用真空抽濾法沉積到導(dǎo)電織物上，得到復(fù)合柔性電極。

優(yōu)選地，所述采用真空抽濾法沉積到導(dǎo)電織物之后，在真空或惰性氣氛中以40～80℃干燥1～2小時，得到復(fù)合柔性電極。

優(yōu)選地，所述片狀二氧化錳利用水熱法制備得到，所述片狀二氧化錳尺寸大小為100nm～200nm；

所述石墨烯為還原后的氧化石墨烯、CVD方法生長制備的石墨烯和電化學(xué)法剝離的石墨烯的任意一種，所述石墨烯的片徑尺寸為0.5μm～5μm。

本發(fā)明提供一種柔性鋅離子電池，包括正極和柔性鋅負(fù)極；

所述正極為上文所述的復(fù)合柔性電極。

本發(fā)明提供一種柔性鋅離子電池的制備方法，包括以下步驟：