一种有序碳基复合电极材料及其制备方法

本发明涉及电极材料，具体涉及一种有序碳基复合电极材料及其制备方法。

背景技术：

1、碳纳米管具有优异的电学特性、极高的热传导率、良好的热稳定性和化学稳定性、高比表面积和低密度等，然而要想充分发挥碳纳米管的上述优越性能，必须将其组装成宏观结构。

2、现有的复合电极材料采用碳纳米管原料组装，产品的充放电电容性能一般，同时循环稳定性差，限制了产品的使用效率。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种有序碳基复合电极材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种有序碳基复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一：将碳纳米管先置于碳纳米管总量4-6倍的质量分数5％的盐酸溶液中搅拌均匀，然后水洗、干燥，得到预处理的碳纳米管；

5、步骤二：将预处理的碳纳米管、调节改性剂按照重量比3:1加入到聚苯胺液中搅拌处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到改性添加剂；

6、步骤三：将改性添加剂、聚丙烯腈、n,n-二甲基甲酰胺和木质素按照重量比3：2:7:1混合静电纺丝处理，得到纺丝剂；

7、步骤四：纺丝剂送入到210-230℃下热处理5-10min，然后以2-4℃/min的速率冷却至55-60℃，保温，备用；

8、步骤五：步骤四产物再浸入到掺杂钇剂中浸入处理，浸入结束，取出、干燥，再于650-700℃下热处理1-2h，处理结束，冷却至室温，备用，得到有序碳基复合电极材料。

9、优选地，所述步骤二搅拌处理的搅拌转速为550-650r/min，搅拌时间为20-30min，搅拌温度为30-35℃。

10、优选地，所述调节改性剂的制备方法为：

11、将膨润土先于170-180℃下热处理10-15min，然后以2-5℃/min的速率升温至350-400℃，保温5min，最后再以1-3℃/min的速率冷却至50℃，得到热处理剂；

12、向10-15份质量分数5-7％的壳聚糖溶液中加入2-5份十二烷基硫酸钠、1-3份磷酸缓冲溶液和1-2份纳米硅溶胶，搅拌混匀，得到改性液；

13、将热处理剂、改性液按照重量比2:7搅拌混合，然后水洗、干燥，得到调节改性剂。

14、优选地，所述磷酸缓冲溶液的ph值为5.0。

15、优选地，所述聚苯胺液的制备方法为：

16、将聚苯胺按照重量比1:5加入到质量分数3-5％的氯化镧溶液中，然后加入聚苯胺总量3-5％的硅烷偶联剂kh560、聚苯胺总量1-2％的柠檬酸钠溶液，搅拌混匀，得到聚苯胺液。

17、优选地，所述柠檬酸钠溶液的质量分数为10-15％。

18、优选地，所述浸入处理的浸入压力为10-15mpa，浸入时间为1-2h。

19、优选地，所述掺杂钇剂的制备方法为：

20、s101：将4-7份质量分数3-5％的硝酸钇溶液加入到10-15份去离子水中搅拌均匀，得到硝酸钇液；

21、s102：将5-9份硝酸钇液中加入2-5份硝酸钴溶液、1-3份木质素磺酸钠，搅拌混匀充分，得到掺杂钇剂。

22、优选地，所述硝酸钴溶液的质量分数为3-5％。

23、优选地，所述静电纺丝的压力为10-15kv，纺丝液推速为0.5-1ml/h。

24、一种有序碳基复合电极材料的制备方法制备的有序碳基复合电极材料。

25、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

26、本发明有序碳基复合电极材料采用碳纳米管经过预处理，提高其分散度和活性效能，再经过调节改性剂、聚苯胺液搅拌改性协配，制备的改性添加剂在纺丝中优化产品的性能效果，同时再配合掺杂钇剂中浸入处理，从而进一步的协配增效，制备的产品具有优异的充放电电容性能，同时循环稳定性优异，产品的性能效果得到明显改进。

技术特征：

1.一种有序碳基复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种有序碳基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二搅拌处理的搅拌转速为550-650r/min，搅拌时间为20-30min，搅拌温度为30-35℃。

3.根据权利要求1所述的一种有序碳基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述调节改性剂的制备方法为：

4.根据权利要求3所述的一种有序碳基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸缓冲溶液的ph值为5.0。

5.根据权利要求1所述的一种有序碳基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述聚苯胺液的制备方法为：

6.根据权利要求5所述的一种有序碳基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸钠溶液的质量分数为10-15％。

7.根据权利要求1所述的一种有序碳基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述浸入处理的浸入压力为10-15mpa，浸入时间为1-2h。

8.根据权利要求1所述的一种有序碳基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂钇剂的制备方法为：

9.根据权利要求1所述的一种有序碳基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的压力为10-15kv，纺丝液推速为0.5-1ml/h。

10.一种如权利要求1-9任一项所述有序碳基复合电极材料的制备方法制备的有序碳基复合电极材料。

技术总结
本发明公开了一种有序碳基复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：将预处理的碳纳米管、调节改性剂按照重量比3:1加入到聚苯胺液中搅拌处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到改性添加剂；将改性添加剂、聚丙烯腈、N,N‑二甲基甲酰胺和木质素按照重量比3：2:7:1混合静电纺丝处理。本发明有序碳基复合电极材料采用碳纳米管经过预处理，提高其分散度和活性效能，再经过调节改性剂、聚苯胺液搅拌改性协配，制备的改性添加剂在纺丝中优化产品的性能效果，同时再配合掺杂钇剂中浸入处理，从而进一步的协配增效，制备的产品具有优异的充放电电容性能，同时循环稳定性优异，产品的性能效果得到明显改进。

技术研发人员：解玉龙
受保护的技术使用者：青海民族大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25