[發明專利]三維介電聚丙烯腈/納米銀-鋰復合材料及其制備方法有效
| 申請號： | 202011212256.0 | 申請日： | 2020-11-03 |
| 公開（公告）號： | CN112164803B | 公開（公告）日： | 2022-03-25 |
| 發明（設計）人： | 王麗平 | 申請（專利權）人： | 天目湖先進儲能技術研究院有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/66 | 分類號： | H01M4/66;H01M10/052;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/42;B82Y30/00;B82Y40/00;D01D5/00 |
| 代理公司： | 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539 | 代理人： | 李楠 |
| 地址： | 213300 江蘇省常州*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 三維 聚丙烯 納米 復合材料 及其 制備 方法 | ||
1.一種三維介電聚丙烯腈/納米銀-鋰復合材料的制備方法，其特征在于，所述三維介電聚丙烯腈具體為表面具有含氧極性官能團的三維介電氧化態聚丙烯腈；所述三維介電氧化態聚丙烯腈/納米銀為宿主材料；所述宿主材料的電子導電率為107S/m~109 S/m；
所述三維介電聚丙烯腈/納米銀-鋰復合材料為三維介電氧化態聚丙烯腈/納米銀宿主材料與金屬鋰電化學復合得到的材料，通過三維介電氧化態聚丙烯腈誘導金屬鋰自底向上沉積；
所述復合材料中，所述三維介電氧化態聚丙烯腈作為所述復合材料的骨架和離子傳輸通道，納米銀作為形核位點，所述納米銀的含量占宿主材料的5wt%~30 wt%；
所述制備方法包括：
在惰性氣氛下，將聚丙烯腈、溶劑、銀源混合得到混合溶液；
將所得到的混合溶液通過靜電紡絲得到三維交織的聚苯烯腈/銀鹽化合物復合納米線；
將所得聚苯烯腈/銀鹽化合物復合納米線在300℃~400℃熱處理3~6小時，在所述熱處理過程中，銀化合物鹽類還原為單質銀，且所述聚苯烯腈表面增加了含氧極性官能團，得到三維介電氧化態聚丙烯腈/納米銀宿主材料；
將所得三維介電氧化態聚丙烯腈/納米銀宿主材料與金屬鋰進行電化學復合，即得到三維介電氧化態聚丙烯腈/納米銀-金屬鋰復合材料。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、六氟異丙醇中的一種或幾種的混合物，所述銀源為硝酸銀和/或硫酸銀；所述銀鹽化合物為硝酸銀和/或硫酸銀。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述將聚丙烯腈、溶劑、銀源混合得到混合溶液具體包括：
將0.1g~1g的聚丙烯腈以及0.02g~3g的銀源溶于10mL溶劑，以攪拌轉速0~800r/min進行攪拌溶解，待全部溶解后，室溫下靜置得到所述混合溶液。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲的電壓為15kV ~20kV，針頭距離為15cm，濕度低于50%。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理的氣氛為空氣氣氛；
所述熱處理過程之前還包括升溫過程，升溫速率為2 ℃/min~5 ℃/min；所述熱處理過程之后，還包括降溫過程，降溫速率為自然冷卻。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述電化學復合具體為電化學鍍鋰，面容量為4 mAh/cm2，電流為0.5 mA/cm2。
7.一種鋰金屬二次電池，其特征在于，所述鋰金屬二次電池包括上述權利要求1的制備方法制備得到的三維介電聚丙烯腈/納米銀-鋰復合材料。
8.根據權利要求7所述的鋰金屬二次電池，其特征在于，所述三維介電聚丙烯腈/納米銀-鋰復合材料用于電池負極或正極。
9.一種如上述權利要求7或8所述的鋰金屬二次電池的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
在惰性氣氛下的手套箱中,將LiNi0.9Co0.1O2正極材料與導電劑、粘結劑按照質量比為（8~10）:（1~2）:1，通過研磨混合均勻，涂覆于鋁箔上制成正極極片；其中，所述導電劑為乙炔黑和/或導電炭黑Super P；粘結劑為聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或幾種的混合物；
將得到的正極極片在80℃~100℃下烘干后裁切制得正極電極片，將正極電極片與三維介電氧化態聚丙烯腈/納米銀-金屬鋰復合材料作為的負極電極片組裝成鋰二次電池。
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