[發明專利]一種硅-改性多壁納米碳管柔性復合電極的制備方法

在審

• 申請號: 201810835601.2
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109037596A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 啟東創潞新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395;H01M4/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種硅?改性多壁納米碳管柔性復合電極的制備方法，步驟如下：將多壁碳納米管加入三羥甲基氨基甲烷溶液中，超聲，加入鹽酸多巴胺，攪拌，離心分離得到聚多巴胺包覆的多壁碳納米管，再將產物加入由NaOH和正十二烷基硫醇組成的溶液中，放置14?16h后離心洗滌烘干后得到PDCNT；將PDCNT、N?羥基琥珀酰亞胺和乙醇混合，超聲后滴加在硅油紙上，用刮刀涂布，干燥得到PDCNT柔性薄膜；將納米Si顆粒、Super P Li和聚丙烯酸溶于乙醇配制城漿料，用刮刀將配制好的漿料涂布PDCNT柔性薄膜固定在玻璃板上，干燥后經輥壓、裁片，即得。該方法制備的柔性電極具有較好的柔韌性和抗彎折性。

技術領域

本發明涉及一種硅-改性多壁納米碳管柔性復合電極的制備方法。

背景技術

柔性手機、電子服裝、可穿戴電子產品等一系列新概念的提出對新一代電池提出了“更輕、更小、更薄、柔性”的技術要求和挑戰。研制輕質的柔性電池，滿足可穿戴電子產品的應用需求，已逐漸成為新的研究熱點。不同于傳統的電池，柔性電池要求各組件具有柔性，即柔性正極、負極、電解質、隔膜和外包裝，而構建柔性電池的關鍵是由柔性集流體與高比容量活性材料復合而成的柔性電極的成功研制。

硅負極材料被認為是構成柔性電極的理想活性材料。硅負極材料具有4200mA·h/g的理論比容量，是石墨材料的十倍有余。同時硅作為地殼中含量第二的元素，有望降低成本實現大規模生產，被認為是較為理想的下一代負極材料。但硅負極的發展也面臨著一系列問題。與石墨作為鋰電池負極的嵌入反應機理不同，硅作為負極材料的機理是合金化反應，即充電時硅和鋰形成合金，放電時鋰從合金中脫出。這使硅負極在充放電過程中發生約300%的體積變化，導致電極結構不穩定，容量迅速衰減。同時，硅作為一種半導體，硅負極的導電性也需要進一步提升；另一方面，由于硅負極充放電過程中的體積變化特性，硅材料很容易從傳統的集流體上脫落，造成電極結構破壞。一些研究通過對銅集流體進行改性，提高電極的穩定性，但這種方法對于硅負極的性能提升有限。由于碳納米管（CNT）被認為是制備柔性集流體的首選材料，具有以下優勢：①可以形成網絡結構，力學性能好、強度高；②提供電子傳輸通路，利于電化學反應進行；③有助于電化學活性相顆粒的分散，提供了離子運輸的通道；④網絡是柔性結構，可以緩沖反應過程中電極發生的巨大體積變化；⑤CNT具有本征纏繞和彎曲特性，適于拉伸設備應用；⑥相比于傳統金屬集流體，碳納米管集流體更輕更柔，不僅可以滿足柔性電池對于力學強度和力學柔性的需求，而且其相互貫通的通道可以使離子快速遷移。不僅如此，碳的化學惰性也確保了集流體的電化學穩定性，保證了電池的循環性能和倍率性能。此外，碳納米管柔韌的網絡結構和空隙，可以為硅材料的體積變化提供巨大的緩沖空間。雖然碳材料柔性集流體與金屬集流體相比具有諸多優勢，但是其制備過程復雜，生產成本高，產業化需要克服很多困難。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硅-改性多壁納米碳管柔性復合電極的制備方法。

本發明通過下面技術方案實現：