[發明專利]一種柔性一體化NVP/GO/CNT膜電極及其制備方法

有效

• 申請號: 202110657119.6
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113394365B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 徐斌;常夏青;朱奇珍
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/66;H01M10/054;H01M4/133;H01M4/1393
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本發明涉及鈉離子電池技術領域，提供了一種NVP/GO/CNT柔性一體化膜電極的制備方法，包括以下步驟：將NVP，GO，CNT三者分散到溶劑中，之后將NVP，CNT依次滴加到GO溶液中，均勻混合后經真空抽濾成膜，干燥處理既得NVP/GO/CNT膜電極。本發明通過簡單的真空抽濾法制備得到NVP/GO/CNT柔性一體化膜電極，所得材料中，NVP作為活性材料，GO作為粘結劑，CNT作為導電劑，三者均勻混合，CNT構筑成相互連接的導電網絡，有利于電荷的高效傳導；NVP和CNT均勻分散在GO片層之間，有助于減少GO片層的團聚，加快電解液的滲透和傳輸。將本發明提供的制備方法得到的NVP/GO/CNT膜電極作為鈉離子電池的正極材料得到的鈉離子電池，兼有高的儲鈉容量和優異的倍率及循環性能。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池材料技術領域，尤其涉及一種柔性一體化NVP/GO/CNT膜電極及其制備方法。

背景技術

鈉離子電池由于其資源豐富、成本低廉、安全性好的優點，在大規模儲能應用領域展現出光明前景。電極材料是電池的重要組成部分，目前鈉離子電池的正極材料主要有過渡金屬氧化物，聚陰離子型化合物，普魯士藍等，其中，聚陰離子型化合物Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)由于具有鈉快離子導體結構，熱穩定性好等優點，是最具發展前景的鈉離子電池正極材料，但其倍率性能受到電子導電性差的限制，有待改性。將其與導電性好的材料，如石墨烯，碳納米管(CNT)，無定形碳等復合是改善NVP電化學性能的主要方式。

隨著對可穿戴柔性電池需求不斷增加，高性能的柔性一體化電極受到研究者們的廣泛關注。氧化石墨烯(GO)具有豐富的表面官能團，易于自組裝成膜，且形成的膜材料具有良好的柔性，是制備柔性一體化電極的常用材料。目前制備的柔性一體化電極中，選擇GO作為柔性基底后，通常需要加熱或者浸入到化學試劑中將GO還原，提高材料的導電性，但加熱需要耗費能源，化學試劑具有毒性或者污染，且還原后的GO表面官能團大量減少，不利于膜結構的保持。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種柔性一體化NVP/GO/CNT膜電極及其制備方法。本發明提供的制備方法操作方法簡單，將NVP，GO，CNT配成溶液，后將三者混合，真空抽濾干燥后既得柔性一體化NVP/GO/CNT材料，解決了以GO作為柔性基體制備柔性一體化膜電極后，GO需要還原的問題。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

一種柔性一體化NVP/GO/CNT膜電極的制備方法，包括以下步驟：

(1)將NVP，GO，CNT材料經超聲，攪拌后分別配置為溶液；

(2)將所述步驟(1)得到的三個溶液進行混合，得到混合溶液；

(3)將混合溶液真空抽濾，干燥后既得NVP/GO/CNT膜電極。

優選的，所述步驟(1)中的NVP材料由溶膠凝膠法或固相法制備。

優選的，所述步驟(1)中的NVP粒徑為80-500nm，GO片層層數為1-5層，片層大小為2-9μm，CNT的長度為0.3-2μm。

優選的，所述步驟(1)中NVP，GO，CNT溶液的濃度分別為1-20mg/mL，0.5-10mg/mL和0.5-6mg/mL。

優選的，所述步驟(3)中的真空抽濾過程是在將混合溶液攪拌的情況下，將混合溶液取1-5mL滴加到真空抽濾裝置中，待抽干后，再繼續滴加。

優選的，所述步驟(3)中的干燥方式包括冷凍干燥，自然晾干和真空烘箱干燥中的至少一種。

優選的，所述冷凍干燥的方式中，溫度為-65～-71℃，時間為24-50h。