[發明專利]一種金屬氧化物/碳纖維復合膜材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110614765.4
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113363457B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 嚴大洲;王宇;萬燁;梁君;曾曉國;楊濤
• 申請（專利權）人: 洛陽中硅高科技有限公司;中國恩菲工程技術有限公司
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525;D01F9/21;D01F1/10;D01D5/00;D04H1/728;D06C7/04
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁文惠

1.一種金屬氧化物/碳纖維復合膜材料，其特征在于，所述金屬氧化物/碳纖維復合膜材料包括銅箔基體和負載在所述銅箔基體表面上的靜電紡絲纖維膜，所述靜電紡絲纖維膜直接附著在所述銅箔基體上，所述靜電紡絲纖維膜包括碳纖維和金屬氧化物，所述金屬氧化物負載在所述碳纖維中；所述金屬氧化物為氧化錫和氧化錳的組合；所述靜電紡絲纖維膜采用同軸靜電紡絲法制備，在以包含錫鹽的靜電紡絲前驅液為內軸溶液，以包含錳鹽的靜電紡絲前驅液為外軸溶液，將紡出的纖維直接收集在銅箔上，形成初紡纖維膜，然后進行熱處理形成同時負載有氧化錫和氧化錳的碳纖維組成的金屬氧化物/碳纖維復合膜；所述靜電紡絲纖維膜中所述氧化錫的質量含量為10%~30%；所述靜電紡絲纖維膜中所述氧化錳的質量含量為5%~10%；所述碳纖維為三維網絡交聯結構。

2.根據權利要求1所述的金屬氧化物/碳纖維復合膜材料，其特征在于，所述金屬氧化物顆粒尺寸小于5nm。

3.根據權利要求1所述的金屬氧化物/碳纖維復合膜材料，所述金屬氧化物為非晶態。

4.根據權利要求1所述的金屬氧化物/碳纖維復合膜材料，其特征在于，所述靜電紡絲纖維膜的厚度為3~5μm，所述銅箔基體的厚度為8~10μm。

5.根據權利要求1所述的金屬氧化物/碳纖維復合膜材料，其特征在于，所述靜電紡絲纖維膜中，所述碳纖維的直徑為50~400nm，所述靜電紡絲纖維膜為多孔膜，所述多孔膜的孔徑為1~5μm。

6.一種權利要求1至5中任一項所述的金屬氧化物/碳纖維復合膜材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

步驟S1，以銅箔基體為接收器，對靜電紡絲前驅液進行靜電紡絲，得到靜電紡絲后復合體系；

步驟S2，對所述靜電紡絲后復合體系進行熱處理，得到所述金屬氧化物/碳纖維復合膜材料。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲前驅液包括聚合物、分散劑和金屬鹽。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述分散劑包括DMF、無水乙醇和水中的一種或多種。

9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽包括錫鹽和錳鹽，所述錫鹽選自錫的鹵化物、乙酸錫、硝酸錫和硫酸錫中的一種，所述錳鹽選自錳的鹵化物、乙酸錳、硝酸錳和硫酸錳中的一種。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述錫鹽和所述錳鹽的摩爾比為1:1~1:3。

11.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈和聚乙烯醇中的一種或多種。

12.根據權利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲前驅液中所述聚合物的含量為0.1~0.2g/mL。

13.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲的溫度為10~30℃。

14.根據權利要求13所述的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲的溫度為20~25℃。

15.根據權利要求13所述的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲的環境濕度為20%~30%。

16.據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲過程中，紡絲噴頭與所述銅箔基體的距離為10~30cm，所述紡絲噴頭的移動速度為500~2000mm/min，所述靜電紡絲前驅液的流速為1~10μL/min。