[發(fā)明專(zhuān)利]一種高效電荷傳輸?shù)母叨冗B接纖維薄膜電極的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210530496.8
• 申請(qǐng)日: 2022-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115012060A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴(lài)浩然
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)長(zhǎng)三角研究院（湖州）
• 主分類(lèi)號(hào): D01F6/94
• 分類(lèi)號(hào): D01F6/94;D01F6/54;D01F6/48;D01F1/10;D01F9/24;D01F9/22;D01F9/21;D01D1/02;D06M11/74;D06M15/00;D06M11/53;D06M11/83;D06M101/38;D06M101/28
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 郭美

本發(fā)明涉及氣纖維薄膜電極制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效電荷傳輸?shù)母叨冗B接纖維薄膜電極的制備方法，包括有如下步驟：將配置好的紡絲液在常溫、相對(duì)濕度控制在30以下利用靜電紡絲設(shè)備進(jìn)行靜電紡絲；通過(guò)紡絲工藝得到無(wú)紡布；將制備得親水膨脹無(wú)紡布和親有機(jī)膨脹無(wú)紡布分別浸漬適配得納米級(jí)活性物質(zhì)分散液，通過(guò)拉伸限制薄膜蒸發(fā)過(guò)程得收縮，經(jīng)過(guò)干燥過(guò)程制備高度連接導(dǎo)電纖維薄膜；在s3步驟的基礎(chǔ)上通過(guò)電泳、氣相沉積或者碳化得到高度連接碳纖維薄膜電極，或者通過(guò)電鍍以及化學(xué)鍍的方法制備得到高度連接纖維薄膜電極，該高度連接纖維電極是制備高倍率儲(chǔ)能、高效能電磁屏蔽以及高導(dǎo)熱材料得優(yōu)良導(dǎo)電集流體薄膜材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣纖維薄膜電極制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效電荷傳輸?shù)母叨冗B接纖維薄膜電極的制備方法。

背景技術(shù)

納米纖維構(gòu)成的多孔集流體如碳纖維布、碳纖維氣凝膠、纖維素纖維氣凝膠等，其較大的表面積使其成為活性物質(zhì)的優(yōu)良集流體或載體，然而其內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間并未形成有效的導(dǎo)電通路，例如碳布，其導(dǎo)電纖維之間并未形成有效的連接，進(jìn)而使得電子傳輸路徑變長(zhǎng)，其組裝的儲(chǔ)能器件變現(xiàn)為較低的倍率行為。高度連接的導(dǎo)電纖維網(wǎng)絡(luò)具有快速傳輸電荷的，為了制備高度連接的纖維現(xiàn)有的技術(shù)有碳化高度連接纖維模版法和纖維外延生長(zhǎng)技術(shù)，但這兩種技術(shù)適用范圍較窄、工藝復(fù)雜，很難用于大面積快速制備高度連接的導(dǎo)電纖維網(wǎng)絡(luò)，為了解決上述問(wèn)題，我們提供了一種高效電荷傳輸?shù)母叨冗B接纖維薄膜電極的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

解決現(xiàn)有的技術(shù)有碳化高度連接纖維模版法和纖維外延生長(zhǎng)技術(shù)，但這兩種技術(shù)適用范圍較窄、工藝復(fù)雜，很難用于大面積快速制備高度連接的導(dǎo)電纖維網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，提供了一種高效電荷傳輸?shù)母叨冗B接纖維薄膜電極的制備方法。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明開(kāi)發(fā)出親水膨脹纖維和親有機(jī)溶劑膨纖維，將纖維浸漬在導(dǎo)電物質(zhì)分散液中，由于纖維的親水或者親有機(jī)溶劑的作用，纖維直徑就會(huì)膨脹，直徑膨脹帶來(lái)長(zhǎng)度的收縮，當(dāng)固定薄膜自由收縮時(shí)，纖維直徑膨脹和長(zhǎng)度收縮帶來(lái)的纖維拉直都會(huì)打破纖維之間空間距離的阻礙，加上納米導(dǎo)電物質(zhì)的附著，高度鏈接的纖維電極會(huì)在干燥過(guò)程后形成。該制備親水膨脹和親有機(jī)溶劑膨脹得纖維制備方法可適用于靜電紡絲、熔融紡絲、離心紡絲以及微流控紡絲。以靜電紡絲為例，親水膨脹和親有機(jī)溶劑纖維制備以及制備高度連接纖維電極的制備方案如下：

一種高效電荷傳輸?shù)母叨冗B接纖維薄膜電極的制備方法，包括有如下步驟：

s1、將配置好的紡絲液在常溫、相對(duì)濕度控制在30以下利用靜電紡絲設(shè)備進(jìn)行靜電紡絲；

s2、通過(guò)紡絲工藝得到無(wú)紡布；

s3、將制備得親水膨脹無(wú)紡布和親有機(jī)膨脹無(wú)紡布分別浸漬適配得納米級(jí)活性物質(zhì)分散液，通過(guò)拉伸限制薄膜蒸發(fā)過(guò)程引起的自由收縮，經(jīng)過(guò)干燥過(guò)程制備高度連接導(dǎo)電纖維薄膜；

s4、在s3步驟的基礎(chǔ)上通過(guò)電泳、氣相沉積或者碳化得到高度連接碳纖維薄膜電極，或者通過(guò)電鍍以及化學(xué)鍍的方法制備得到高度連接纖維薄膜電極。

一種紡絲液的配置包括如下步驟：

s1、選擇合適的高分子和膨脹添加劑的選擇；

s2、按照親水和親有機(jī)溶劑的分別配置紡絲液；

s3、通過(guò)能否得到親水或親有機(jī)溶劑的纖維適當(dāng)調(diào)整膨脹添加劑的濃度和種類(lèi)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，紡絲液適用于微流控紡絲、熔融紡絲及離心紡絲。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，熔融紡絲和離心紡絲將高分子和膨脹試劑加熱到熔化狀態(tài)驚醒紡絲。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，活性物質(zhì)分散液包括碳納米管、導(dǎo)電高分子、二維層狀材料。