[發(fā)明專利]一種生物質(zhì)基柔性電極材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910254903.5
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN110047659A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 應(yīng)宗榮;陸佳婷;岳金如;張永正;孫靜
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/44;H01G11/34;H01G11/86;H01M4/66
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本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)基柔性電極材料的制備方法。本發(fā)明制備方法依次包括以下步驟：第一步，采用過渡金屬鹽溶液浸泡生物質(zhì)織物，獲得含過渡金屬鹽的生物質(zhì)織物；第二步，將含過渡金屬鹽的生物質(zhì)織物高溫?zé)Y(jié)；第三步，將燒結(jié)產(chǎn)物冷卻；第四步，獲得生物質(zhì)基柔性電極材料。采用的生物質(zhì)織物可以是棉纖維、竹纖維、甲殼素纖維之一種或一種以上纖維所織的織物。過渡金屬鹽可以是鎳鹽、鈷鹽、錳鹽、銅鹽、鋅鹽或釩鹽之一種或一種以上。燒結(jié)條件為在惰性氣氛下700～900℃之間燒結(jié)1～4小時(shí)。本發(fā)明制備方法簡便易行，易于工業(yè)化，制備的柔性電極材料電化學(xué)性能優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柔性電極的制備方法，特別涉及一種生物質(zhì)基柔性電極材料的制備方法，屬于超級電容器和電池用電極領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對電子產(chǎn)品的要求越來越高，便攜式可穿戴電子設(shè)備的市場需求越來越大，可折疊或可彎曲的手機(jī)、筆記本電腦等具有柔性的、便攜式的、可彎曲的設(shè)備，越來越受到消費(fèi)者的推崇。為滿足便攜式可穿戴電子設(shè)備的市場需求，亟需研發(fā)出輕便、柔性的儲能元件。柔性超級電容器和柔性電池作為新興的儲能元件，具備了良好的柔韌性，為電子設(shè)備的便攜、可穿戴提供了保障。柔性電極是柔性超級電容器和柔性電池的關(guān)鍵，成為目前研究的熱點(diǎn)。

目前柔性電極通常采用石墨烯和碳納米管，價(jià)格高昂。生物質(zhì)基電極材料具有價(jià)格低廉、環(huán)境友好、可再生等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，采用生物質(zhì)燒結(jié)制備的電極材料機(jī)械柔性差，電化學(xué)性能不佳。如何獲得高柔性和優(yōu)異電化學(xué)性能的生物質(zhì)基柔性電極材料，目前仍然是難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供電化學(xué)性能優(yōu)異的超級電容器和電池用柔性電極的制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：一種生物質(zhì)基柔性電極材料的制備方法，依次包括以下步驟：

第一步，采用過渡金屬鹽溶液浸泡生物質(zhì)織物，獲得含過渡金屬鹽的生物質(zhì)織物；

第二步，將含過渡金屬鹽的生物質(zhì)織物高溫?zé)Y(jié)；

第三步，將燒結(jié)產(chǎn)物冷卻；

第四步，獲得生物質(zhì)基柔性電極材料。

對于本發(fā)明生物質(zhì)基柔性電極材料的制備方法，采用的生物質(zhì)織物可以是棉纖維、竹纖維、甲殼素纖維之一種或一種以上纖維所織的織物。

對于本發(fā)明生物質(zhì)基柔性電極材料的制備方法，在第三步與第四步之間，還可以采用酸浸泡燒結(jié)產(chǎn)物后，才最終獲得生物質(zhì)基柔性電極材料。浸泡采用的酸可以是鹽酸、硫酸、硝酸之一種或一種以上。

對于本發(fā)明生物質(zhì)基柔性電極材料的制備方法，第一步采用的過渡金屬鹽是過渡金屬的水溶性鹽，采用的過渡金屬鹽溶液為水溶液。

對于本發(fā)明生物質(zhì)基柔性電極材料的制備方法，第一步采用的過渡金屬鹽可以是鎳鹽、鈷鹽、錳鹽、銅鹽、鋅鹽或釩鹽之一種或一種以上。

對于本發(fā)明生物質(zhì)基柔性電極材料的制備方法，第二步的燒結(jié)條件為：在惰性氣氛下700～900℃之間燒結(jié)1～4小時(shí)。

本發(fā)明生物質(zhì)基柔性電極材料的制備方法具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：(1)采用價(jià)廉并商業(yè)化的生物質(zhì)織物為原料制備柔性電極材料；(2)通過過渡金屬鹽溶液浸泡生物質(zhì)織物后再燒結(jié)，獲得的碳基柔性電極材料的電化學(xué)性能優(yōu)異；(3)通過過渡金屬鹽溶液浸泡生物質(zhì)織物后再燒結(jié)，獲得的碳基柔性電極材料的機(jī)械柔性優(yōu)異。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明生物質(zhì)基柔性電極材料的制備方法，依次包括以下步驟：

第一步，采用過渡金屬鹽溶液浸泡生物質(zhì)織物，獲得含過渡金屬鹽的生物質(zhì)織物；

第二步，將含過渡金屬鹽的生物質(zhì)織物高溫?zé)Y(jié)；