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一种静电纺丝法制备三维多孔复合锌电极的方法实质审查 发明

具体技术细节

[0003] 基于以上出现在锌负极的问题,本发明提供了一种静电纺丝法制备三维多孔复合锌电极的方法。首先在锌负极表面通过反应处理一层保护膜,从而抑制枝晶的产生和引导锌离子的均匀沉积。然后通过静电纺丝将锌粉纺织到长丝中,形成三维网络。易于实现工业化生产。
[0004] 为了达到上述要求,本申请的第一技术方案公开了一种静电纺丝法制备三维多孔复合锌电极的方法,包括以下步骤:
[0005] S1.制备锌粉电极基底:将锌粉置于螯合剂中发生自发蚀刻反应得到;
[0006] S2.制备静电纺丝材料:将聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、碳纳米管分别溶解稀释,再混合得到混合溶液;即静电纺丝材料;
[0007] S3.制备静电纺丝液:向混合溶液中加入S1所述锌粉电极基底,使之均匀分散得到静电纺丝液;
[0008] S4.制备复合锌电极:将静电纺丝液采用静电纺丝法得到三维多孔复合锌电极。
[0009] 进一步的,S1所述螯合剂为乙二胺四亚甲基膦酸、氨基三亚甲基膦酸、氮三乙酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠盐、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种。
[0010] 进一步的,S1所述螯合剂溶液浓度为0.05~0.5wt%。
[0011] 进一步的,S1所述自发蚀刻反应处理时间为5‑50min。
[0012] 进一步的,以总质量100%计,所述聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、碳纳米管、锌粉电极基底添加量为:
[0013] 聚丙烯腈:5%‑20%;
[0014] 聚偏氟乙烯:5%‑20%;
[0015] 碳纳米管:1%‑15%;
[0016] 锌粉电极基底:40%‑80%。
[0017] 进一步的,S2所述溶解聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、碳纳米管的溶剂为二甲基二酰胺。
[0018] 进一步的,S4所述静电纺丝法中,所述静电纺丝注射器连接15号针头,前进速度为0.005‑0.020ml/min,针头与接收板之间的电压为15‑25kv,间距为20cm。
[0019] 以及,根据上述制备方法制备得到的复合锌电极及及其作为电负极在柔性电池中的应用。
[0020] 与现有技术相比,本发明具有如下优势:本发明通过螯合剂在锌负极表面生成一层薄膜,该薄膜具有丰富的官能团,活性位点丰富、合成方法简单,且对锌离子具有强的亲和力,可以引导锌离子在静电纺丝材料上均匀沉积,并缓解充放电过程中的体积变化;之后再通过静电纺丝将复合锌电极编织到纤维长丝中形成三维多孔电极,使得形成的电极结构稳定且灵活,可以有效减少与水系电解液的直接接触,抑制锌晶枝的产生以及充放电过程中的体积变化。

法律保护范围

涉及权利要求数量9:其中独权2项,从权-2项

1.一种静电纺丝法制备三维多孔复合锌电极的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.制备锌粉电极基底:将锌粉置于螯合剂中发生自发蚀刻反应得到;
S2.制备静电纺丝材料:将聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、碳纳米管分别溶解稀释,再混合得到混合溶液,即静电纺丝材料;
S3.制备静电纺丝液:向混合溶液中加入S1所述锌粉电极基底,使之均匀分散得到静电纺丝液;
S4.制备复合锌电极:将静电纺丝液采用静电纺丝法得到三维多孔复合锌电极。
2.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于,S1所述螯合剂为乙二胺四亚甲基膦酸、氨基三亚甲基膦酸、氮三乙酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠盐、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于,S1所述螯合剂溶液浓度为0.05~
0.5wt%。
4.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于,S1所述自发蚀刻反应处理时间为5‑
50min。
5.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于,以总质量100%计,所述聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、碳纳米管、锌粉电极基底添加量为:
聚丙烯腈:5%‑20%;
聚偏氟乙烯:5%‑20%;
碳纳米管:1%‑15%;
锌粉电极基底:40%‑80%。
6.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于,S2所述溶解聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、碳纳米管的溶剂为二甲基二酰胺。
7.根据权利要求1所述制备方法,其特征在于,S4所述静电纺丝法中,所述静电纺丝注射器连接15号针头,前进速度为0.005~0.020ml/min,针头与接收板之间的电压为15~
25kv,间距为20cm。
8.一种根据权利要求1‑7任一所述制备方法制备得到的复合锌电极。
9.如权利要求8所述复合锌电极作为电负极在柔性电池中的应用。

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