[發明專利]一種具有高比電容的負極、制備方法及鋰離子電池

在審

• 申請號: 202011015530.5
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112186131A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 陳晨;賈明;蔣冬初;鄧楊保;潘振炎;劉曉明
• 申請（專利權）人: 湖南艾華集團股份有限公司;湖南城市學院
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/1393;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 北京成實知識產權代理有限公司 11724
• 代理人: 陳永虔

一種具有高比電容的負極，包括網狀玻璃碳基體，在網狀玻璃碳基體上形成有一層導電聚合物膜，導電聚合物膜為PEDOT或者摻雜的PEDOT。在本發明中，PEDOT具有很多互相連通的大孔，并且在PEDOT上嵌入了含有大量中空和微孔的網狀玻璃碳壁。PEDOT含有的大孔，能夠作為離子的緩沖庫，也就是說離子可以儲存在PEDOT的大孔內，這樣能夠減小離子的擴散距離。在本發明中，PEDOT上含有的大孔能夠增加負極材料的表面積，從而增加負極的比電容器，同時PEDOT內嵌入的網狀玻璃碳壁能夠對PEDOT起到支撐作用，提高PEDOT的循環性能。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池，尤其涉及一種具有高比電容的負極及制備方法。

背景技術

如今，許多研究人員致力于新型碳材料的開發，例如活性炭，碳氣凝膠，碳納米管，石墨烯，有序介孔碳，及其復合材料，使電極具有高比表面積，高電導率，合理微孔結構，電吸附能力強。另外，導電聚合物已經被與此類碳材料結合使用可改善碳電極的性能和性能，因為它們具有高電導率和高表面積。所有這些電極被制造成沒有明顯厚度的二維結構電極。但是，有限電吸附能力的提高仍然遠遠小于理論值，這主要是由于諸如低有效表面積等缺點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種具有高比電容的負極、制備方法及鋰離子電池。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種具有高比電容的負極，包括網狀玻璃碳基體，在所述網狀玻璃碳基體上形成有一層導電聚合物膜，所述導電聚合物膜為PEDOT或者摻雜的PEDOT。

上述的具有高比電容的負極的制備方法，優選的，包括以下步驟：

1)網狀玻璃碳基體的處理；

①將網狀玻璃碳且成預設尺寸；

②將步驟①切下來的網狀玻璃碳侵入到1.5-2.5mol/L的HNO₃溶液中，時間在12小時以上；

③用去離子水將步驟②的網狀玻璃碳進行清洗，直到清洗用的去離子水變成中性；

④將步驟③處理后的網狀玻璃碳放入到乙醇溶液中，至少6小時；

⑤將步驟④處理后的網狀玻璃碳在惰性氣體的氛圍中干燥；得到網狀玻璃碳基體；

2)采用電化學沉積法或者溶液聚合法在網狀玻璃碳基體上形成一層PEDOT膜；

所述電化學沉積法包括以下步驟：

I將步驟1)得到的網狀玻璃碳基體浸入到電解液中12小時以上，所述電解液包括EDOT單體、FeCl₃和乙腈溶液；所述EDOT單體和FeCl₃均加入到乙腈溶液中，所述EDOT單體的濃度為0.02-0.1mol/L，所述FeCl₃的濃度為0.1-0.5mol/L；

II在電解液中通入惰性氣體30min以上；

III用網狀玻璃碳基體作為工作電極，參比電極采用Ag/AgCl，對電極為銀網或者銅網；進行電化學沉積，電化學沉積中電壓為1-2V，時間為10-20min；

3)將步驟4)得到的網狀玻璃碳基體在去離子水中漂洗干凈，并且浸入到HCl溶液中至少12小時；然后用去離子水將負極集流箔漂洗干凈，直到去離子水的PH值為7；

4)烘干得到具有高比電容的負極。

上述的具有高比電容的負極的制備方法，優選的，所述溶液聚合法包括以下步驟：

i將步驟1)得到的網狀玻璃碳基體浸入到EDOT單體中2小時以上；