[发明专利]一种柔性复合电极的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种柔性复合电极的制备方法及应用。这种柔性复合电极的制备方法包括以下步骤：1)将纤维素材料溶于溶剂中，再加入碳纳米管，分散均匀，得到分散液；2)将金属离子电池的正极材料或负极材料投入分散液中，分散均匀，抽滤成膜；3)将膜材洗涤，干燥，压制成型，得到柔性复合电极。同时也公开了这种柔性复合电极的应用。本发明通过简单的制备工艺，得到了一种无须金属集流体和其它导电剂、粘结剂的碱金属离子电池复合柔性电极，同时该复合电极电化学性能也较为优异，并且还能同时适用于做正/负极柔性集流体。

技术领域

本发明涉及一种柔性复合电极的制备方法及应用。

背景技术

当今社会新能源是永恒的发展主题，从化石能源到现在的太阳能、风能、潮汐能、地热能等，人类探索的步伐从未停止。锂离子电池作为新能源家族中的一员，它以其环保、便捷、安全、低成本、电性能优异等优势而被人们认为是化石能源最佳替代品之一。与此同时，钠离子电池因其来源广泛，价格便宜，对电解液要求低，且无过放电现象等优点也被研究者们看好。多相晶体类氟化铁作正极材料，其电压平台能达2.74V，当3e^-完全转移时，理论比容量能达712mAh/g，1e^-转移时，理论比容量能达237mAh/g，它的衍生物有六方乌青铜型FeF₃·0.33H₂O、烧绿石型FeF₃·0.5H₂O、烧绿石型FeF_2.5·0.5H₂O、无定型FeOF等。因其独特的晶体结构而具有了比Li⁺(半径为)和Na⁺(半径为)半径更大的微孔，从而使得该材料同时具备Li⁺/Na⁺嵌入脱出的能力；普鲁士蓝类化合物具有典型的立方晶型结构，其空间晶格之间具有较大的空隙，也能很好的为Li⁺/Na⁺的可逆脱嵌提供位点和扩散通道。

为了更好地满足人们对美好生活的追求，可穿戴便捷式柔性电池应时而生。柔性电池要满足不损坏电子的基础上能进行任意弯曲、折叠及伸展，这就对电池材料的制作提出了新的挑战。柔性电池的关键在于柔性电极，需要电极在满足柔性需求的同时不出现电极片掉粉、断裂等现象。目前，常见的柔性集流体主要是以碳布、碳化织物等作为柔性集流体，该方法得到的柔性集流体往往导电性能不佳，而且极片较厚；另外，也有使用石墨烯、碳纳米管以及聚合物复合金属纳米线的柔性电极，虽然性能较为优异，但成本较高、延展性不够。因此，寻找一种导电性能优异、厚度较小、成本较低及延展性好的柔性集流体是关键。

现有技术公开了一些相关电池电极材料的报道：一种钾/钠离子电池用开框架氟化物正极材料及其制备方法(CN107104248A)中，虽然用到氟化铁类衍生物，但是是做产品的原材料，并未用来直接作为柔性钠离子电池正极材料。一种基于碳纳米管-石墨烯复合三维网络的FeF₃柔性电机的制备方法与应用(CN104183832A)同时使用石墨烯和碳纳米管复合三氟化铁做柔性电极，不但成本高，而且没有应用于钠离子电池。一种锂离子电池用自支撑柔性碳纳米管纸复合电极材料(CN102593436A)中的自支撑柔性碳纳米管纸，需要管长非常长的碳纳米管(价格会比较贵)才能形成纸，而且由于没加任何结构支撑剂，所得柔性碳纳米管纸强度会较低，柔性效果不会很理想。电极材料的制备方法和由其制备的电极材料(CN105206431A)中虽然也使用纳米纤维素晶体和碳纳米管等材料制备电极，但其并没有提及将其材料用于制备锂/钠离子电池柔性电极材料，且其气凝胶电极的制备方法与柔性电极制备方法也是有所不同的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性复合电极的制备方法及应用，涉及新能源电池方向，用于提供日常生活的锂、钠或钾离子电池柔性电极材料。

本发明所采取的技术方案是：

一种柔性复合电极的制备方法，包括以下步骤：