[發明專利]用于鋰/鈉離子電池負極的氮摻雜多孔碳納米纖維復合材料及制備方法

在審

• 申請號: 202010048404.3
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111244412A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 孫曉紅;靳士波;樊冰清;鄭超逸;蔡婧涵;鄭春明
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/054;C01B32/158;C01B32/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

1.一種用于鋰/鈉離子電池負極的多孔的氮摻雜碳纖維復合材料，其特征是復合材料呈現多孔的結構且氮摻雜在碳纖維中，同時多孔碳纖維相互交聯形成三維網絡結構。

2.用于鋰/鈉離子電池負極的氮摻雜多孔碳納米纖維復合材料的制備方法；步驟如下：

1).將聚丙烯腈(PAN)加入到二甲基甲酰胺(DMF)中，在50-70℃以300-500r/min攪拌2-4h，使PAN均勻分散于DMF中；

2).將醋酸鋅(Zn(Ac)₂)加入到步驟1)制得的溶液中，以300-500r/min攪拌6-10h；

3).將步驟2)制得的溶液進行靜電紡絲，得到PAN/Zn(Ac)₂復合材料；

4).將步驟3)制得的PAN/Zn(Ac)₂復合材料浸泡在2-甲基咪唑的乙醇溶液中，繼而抽濾得到ZIF-8/PAN/Zn(Ac)₂復合納米纖維；

5).將步驟4)制得的復合材料先放入馬弗爐中進行煅燒，自然冷卻至室溫；繼而轉入管式爐中在氬氣中煅燒，自然冷卻至室溫；

6).將步驟5).制得的產物浸泡于酸中刻蝕掉鋅元素，洗滌以及干燥，得到氮摻雜多孔碳納米纖維復合材料。

3.如權利要求2所述的方法，其特征是所述步驟1)中聚丙烯腈的濃度為0.05-0.14g/mL。

4.如權利要求2所述的方法，其特征是所述步驟2)中醋酸鋅與聚丙烯腈的質量之比為1:1-3:1。

5.如權利要求2所述的方法，其特征是所述步驟3)中靜電紡絲條件：電壓為18-22kV，設置流量為0.4-0.8mL/h，距離為15-20cm。

6.如權利要求2所述的方法，其特征是所述步驟4)中2-甲基咪唑的濃度為0.05-0.15g/mL，浸泡時間10-24h。

7.如權利要求2所述的方法，其特征是所述步驟5)中馬弗爐煅燒條件：升溫速率1-2℃/min，在240-280℃保溫2-4h，然后自然冷卻到室溫。

8.如權利要求2所述的方法，其特征是所述步驟5)中管式爐煅燒條件：升溫速率2-5℃/min，在650-750℃保溫6-10h，然后自然冷卻到室溫。

9.如權利要求2所述的方法，其特征是所述步驟6)中酸為硫酸、硝酸或鹽酸的一種，浸泡時間6-24h，用乙醇和去離子水沖洗6-8次。

10.如權利要求2所述的方法，其特征是所述步驟6)干燥條件：50-80℃下干燥10-18h。