[發(fā)明專利]一種鋰/鈉離子電池柔性自支撐碳纖維負(fù)極材料及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910601320.5
• 申請(qǐng)日: 2019-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN112186141A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 時(shí)志強(qiáng);任慶娟;王靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/054;D01F9/24;D04H1/4242;D04H1/728
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1.一種鋰/鈉離子電池柔性自支撐碳纖維負(fù)極材料及制備方法，其特征在于：該材料是由多孔碳纖維或者添加了常用電池負(fù)極活性材料的多孔碳纖維組成的膜狀材料，其中纖維分布均勻，纖維直徑可調(diào)，直徑分布在100nm-1μm；無定形碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％-100％，活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99％-0％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰/鈉離子電池柔性自支撐碳纖維負(fù)極材料及制備方法，按如下步驟進(jìn)行。

(1)將酚單體、醛單體以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1％-16％的PVA溶液加入到NaOH溶液中，酚單體和醛單體的摩爾比為1∶1至1∶5，PVA的質(zhì)量與酚和醛總質(zhì)量的比例為1∶1至1∶5，NaOH的添加量為酚單體摩爾質(zhì)量的1％-30％，在70-95℃下攪拌0.1-5小時(shí)，制備得到紡絲液A。在制備紡絲液A過程中可以選擇不添加或者添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1％-99％的活性材料及其前驅(qū)體，然后通過添加不同比例的蒸餾水來調(diào)節(jié)紡絲液A的濃度得到紡絲液B，最后將未添加或者已經(jīng)添加活性材料前驅(qū)體的紡絲液B通過靜電紡絲法得到纖維膜。

(2)將得到的纖維膜烘干后，在80-150℃下固化1-24小時(shí)，然后在惰性氣氛中500-2500℃下高溫碳化1-10小時(shí)即可獲得柔性碳纖維負(fù)極材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1和2，所述的酚單體包括苯酚(I₁)、鄰苯二酚(I₂)、間苯二酚(I₃)、對(duì)苯二酚(I₄)、2-氨基苯酚(I₅)、3-氨基苯酚(I₆)、4-氨基苯酚(I₇)中的一種或幾種，醛單體包括甲醛(II₁)、乙二醛(II₂)、戊二醛(II₃)、多聚甲醛(II₄)、1，3-苯二甲醛(II₅)、1，4-苯二甲醛(II₆)、4，4’-聯(lián)苯二甲醛(II₇)中的一種或幾種，其結(jié)構(gòu)式分別為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1和2，所述鋰/鈉離子電池負(fù)極活性材料包括磷、硅、硅氧化物、錫、錫氧化物、鈷氧化物、鈦氧化物、鐵氧化物、鉬氧化物、銅氧化物、鎳氧化物以及硫化金屬、磷化金屬。在制備過程中可以不添加活性材料或其前驅(qū)體，也可以添加活性材料或其前驅(qū)體材料中的任意一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求2和4，所述活性材料前驅(qū)體經(jīng)過熱解碳化可制備出磷、硅、硅氧化物、錫、錫氧化物、鈷氧化物、鈦氧化物、鐵氧化物、鉬氧化物、銅氧化物、鎳氧化物、以及硫化金屬、磷化金屬。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的制備方法制得的自支撐碳纖維用于鋰/鈉電池負(fù)極材料的用途。