[發明專利]一種基于三聚氰胺海綿的柔性電極的制備方法

有效

• 申請號: 202110609304.8
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113345722B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 劉瑞來;林淵智;胡家朋;趙瑨云;張玉斌;林志毅;穆寄林;付興平
• 申請（專利權）人: 晉江瑞碧科技有限公司;武夷學院
• 主分類號: H01G11/36
• 分類號: H01G11/36;H01G11/48;H01G11/30;H01G11/24;H01G11/86;C08J9/40;C08L61/28;C08G83/00
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 金碎平

本發明提供一種基于三聚氰胺海綿柔性電極材料的制備方法，包括如下步驟：一、中空碳納米線的制備；二、偶氮苯改性中空碳納米線的制備；三、三聚氰胺海綿負載中空碳納米線柔性電極的制備。這種柔性電極擁有較為良好柔性，這種良好的柔性可以使該電極有望應用在一些便攜式、可穿戴電子設備中作為儲能材料。該制備方法工藝穩定、易于操作、質量可靠、成本低廉，質量輕，無污染等特點，具有很好的商業化前景。

技術領域

本發明涉及一種基于三聚氰胺海綿柔性電極制備方法，屬于功能高分子材料和電化學領域。

背景技術

近期，三星電子和華為集團分別發布了折疊屏手機，使得柔性電子器件受到人們的廣泛追捧。超級電容器由于具有極高的可逆性、較高的功率密度和能量密度、良好的循環使用穩定性，使其成為極有前景的儲能材料。超級電容器的電性能完全取決于其電極材料。目前超級電容器電極主要為碳基材料、過渡金屬化合物和導電聚合物材料。碳基材料和過渡金屬化合物都屬于無機材料，其柔順性差，不能直接作為柔性電極材料使用。部分聚合物材料雖然具有一定的柔順性，但是導電聚合物材料由于大共軛體系，使其分子鏈的柔順性差，也無法直接作為柔性電極材料使用。

三聚氰胺海綿又稱蜜胺泡綿塑料，是一種開孔率高達99％以上的低容重，高密度結構、高開空率、柔性的納米超細纖維泡沫塑料，廣泛應用于建筑、交通、航空航天、電子產品等領域。近年來三聚氰胺海綿常被用作超級電容器碳材料的原料，制備電極材料。例如，Zhang等采用一步碳化法處理三維多孔的三聚氰胺海綿，得到三維多孔碳電極材料，在電流密度為0.5A·g^-1下，比電容達到221F·g^-1，循環使用5000次后，電容仍能保持96％(ZhangZ,et al.,The carbonization temperature effect on the electrochemicalperformance of nitrogen-doped carbon monoliths,Electrochimica Acta,2017,242,100)。Zhao等人使用三聚氰胺泡沫海綿作基底，首先將其碳化，然后在它的表面生長MoS₂納米片，并在MoS₂納米片表面形成了一層聚多巴胺(PDA)涂層，制備出了一種柔性的三維復合材料。作為電極材料，這種電極具有相互連接的碳作為骨架，為電子提供快速的傳輸路徑。該復合材料作為獨立電極具有高可逆容量、長循環周期等特點(Zhao H et al.,Aflexible three-dimensional MoS₂/carbon architecture derived from melaminefoam as free-standing anode for high performance lithium-ion batteries,Appl.Surf.Sci.,2018,462,337)。如何利用三聚氰胺海綿為基底制備柔性電極，并進一步提高比電容成為研究熱點。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于三聚氰胺海綿柔性電極制備方法。本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于三聚氰胺海綿的柔性電極的制備方法，其包括如下步驟：

S1、制備中空碳納米線；

S2、將所述中空碳納米線進行改性，得到偶氮苯改性中空碳納米線；

S3、將所述偶氮苯改性中空碳納米線分散在蒸餾水中，得到偶氮苯改性中空碳納米線分散液，加入三聚氰胺海綿，得到三聚氰胺海綿/偶氮苯改性中空碳納米線復合材料，將十二烷基硫酸鈉和所述三聚氰胺海綿/偶氮苯改性中空碳納米線復合材料加入硫酸溶液中，形成混合液，加入吡咯和過硫酸銨的硫酸溶液，反應后，倒入丙酮中，收集沉淀，烘干后壓片，得到三聚氰胺海綿/中空碳納米線接枝聚吡咯柔性電極，即所述基于三聚氰胺海綿的柔性電極。

作為優選方案，所述中空碳納米線的制備方法為：