[發明專利]一種多直徑尺寸電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010197653.9
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111446460B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 趙天壽;孫靜;范新莊
• 申請（專利權）人: 廣州市香港科大霍英東研究院
• 主分類號: H01M4/96
• 分類號: H01M4/96;H01M8/18;D01D1/02;D01D5/00;D01F9/22;D04H1/43;D04H1/728
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 李小林

1.一種多直徑尺寸電極，其特征在于，所述電極包括兩種直徑范圍的碳素纖維絲組，所述纖維絲的直徑為100nm-20μm，各組纖維絲的直徑分別為100-1000nm，10-20μm；

所述多直徑尺寸電極通過以下制備方法得到：

S1、將聚丙烯腈溶于溶劑中，根據各組纖維絲的直徑范圍，配制成兩種質量濃度的紡絲液，所述紡絲液的質量分數為2-20％；

S2、將上述紡絲液進行多針頭靜電紡絲，得到由多直徑尺寸纖維絲堆疊而成的纖維膜；

S3、將上述纖維膜在空氣中預氧化，在惰性氣體氛圍下碳化，即得多直徑尺寸電極。

2.根據權利要求1所述的多直徑尺寸電極，其特征在于，所述聚丙烯腈的平均分子量為25000-200000g mol^-1；所述溶劑選自：N,N-二甲基甲酰胺和/或N,N-二甲基乙酰胺；所述纖維膜的厚度為100μm-5mm。

3.根據權利要求1或2所述的多直徑尺寸電極，其特征在于，所述步驟S1具體為：將聚丙烯腈與溶劑混合，在40-80℃下加熱10-20h溶解，配制成兩種質量濃度的紡絲液，所述紡絲液的質量分數為2-20％，各濃度之間的質量分數差至少相差1％；

所述步驟S2中，針頭直徑為0.2-2mm，紡絲液的推進速度為0.2-2mL h^-1，接收端轉輪轉速為10-1000rpm，針頭與接收器之間的距離為10-50cm，針頭與接收端的電壓為10-50kV，靜電紡絲的溫度為20-50℃，相對濕度為20-70％。

4.根據權利要求1所述的多直徑尺寸電極，其特征在于，所述步驟S3中，預氧化溫度為220-300℃，升溫速率為1-10℃ min^-1，預氧化的時間為1-3h。

5.根據權利要求1所述的多直徑尺寸電極，其特征在于，所述步驟S3中，惰性氣體選自：氮氣，氬氣和氫氣中的一種或多種；碳化的溫度為800-3000℃，升溫速率為2-10℃ min^-1，碳化時間為0.5-5h。

6.一種如權利要求1所述的多直徑尺寸電極在制作液流電池中的應用。