一种氮磷共掺杂柔性碳纤维膜负极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超薄氮磷共掺杂柔性碳纤维膜锂/钠离子电池负极材料的备方法，属于电化学和新能源材料领域。本发明专利技术直接将滤纸和水合肼水热后得到掺氮滤纸，再与尿素溶液混合干燥，放入到气氛管式炉中煅烧，滤纸在高温下碳化形成碳纤维纸，尿素在高温下分解产生气体，使碳纤维纸剥离成超薄碳纤维膜，得到氮磷共掺杂的碳纤维膜。氮磷共掺杂碳纤维膜中，造成碳纤维的缺陷和改变其能带结构，提高材料的比容量和锂离子扩散速率。碳纤维在材料内部形成三维导电网络，提高材料的导电性能。该电极材料具有良好的力学柔韧性能，适合用于制作柔性电极，无任何添加剂，作为锂/钠离子电池负极材料，表现出了超高的比容量和优异的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种氮磷共掺杂碳纤维膜柔性负极材料及其制备方法，属于电化学和新能源材料领域。
技术介绍
可弯曲折叠的柔性电子器件在近几年广泛受到人们的喜爱，而柔性锂离子电池是柔性电子器件的核心部件。传统的锂离子电池主要是将活性材料、导电剂、粘结剂混合涂覆在金属集流体上，经过烘干辊压而成，粘结剂的加入降低了电极材料的电子电导率，阻碍了锂离子在电极材料中扩散，增加了电极材料的极化。而导电剂几乎不贡献容量，所以导电剂和粘结剂的存在会降低电池的能量密度。另外，传统的锂离子电池负极材料是以铜箔作为集流体，铜箔集流体降低了电池的能量密度。在较大弯曲变形的情况下，活性材料与集流体易于发生脱离，进一步影响材料的电化学性能。所以无粘结剂、导电剂和集流体的自支撑柔性电极材料可以显著提高材料的能量密度与弯曲条件下的电化学性能。杂质原子如氮、磷、硫、硼等掺入碳材料内部可以改变材料的能带结构，降低锂离子扩散速率，同时造成材料的结构缺陷，提高碳材料的储锂性能。氮掺杂碳材料已经被广泛研究，并显著提高了材料的比容量与循环稳定性能。黄云辉等人采用含氮前驱体的聚苯胺纤维制备出高含氮量的多孔碳纤维，在2 A g-1电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮磷共掺杂柔性碳纤维膜负极材料的制备方法，其特征在于：将滤纸与水合肼在90‑200℃下水热反应1‑24h得到掺氮滤纸，然后将掺氮滤纸浸泡于尿素溶液中，灌满尿素后自然干燥，得到灌满尿素的掺氮滤纸，将该灌满尿素的掺氮滤纸放在氮气气氛炉中，在500‑1200℃下煅烧1‑10h得到氮磷共掺杂碳纤维膜，即氮磷共掺杂柔性碳纤维膜负极材料。

【技术特征摘要】
1.一种氮磷共掺杂柔性碳纤维膜负极材料的制备方法，其特征在于：将滤纸与水合肼在90-200℃下水热反应1-24h得到掺氮滤纸，然后将掺氮滤纸浸泡于尿素溶液中，灌满尿素后自然干燥，得到灌满尿素的掺氮滤纸，将该灌满尿素的掺氮滤纸放在氮气气氛炉中，在500-1200℃下煅烧1-10h得到氮磷共掺杂碳纤维膜，即氮磷共掺杂柔性碳纤维膜负极材料。2.如权利要求1所述的氮磷共掺杂柔性碳纤维膜负极材料的制备方法，其特征在于：滤纸和水合肼的水热温度为120℃，水热...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶华超，熊凌云，朱守超，杨学林，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42