一种复合微纳中空纤维材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种复合微纳中空纤维材料及其制备方法和用途。所述复合微纳中空纤维材料为内部包裹有金属单质，或合金，或金属化合物多孔中空纳米棱柱的碳纳米纤维，所述金属化合物为金属硫化物、磷化物、硒化物中的至少一种，所述金属化合物含有铁、镍、钴中的至少一种金属元素，所述合金含有铁、镍、钴中的至少两种金属元素。所述复合微纳纤维作为锂金属负极载体时，其内部所具备的多级中空结构有利于电解液在纤维内部的渗透和扩散，更为纤维内部锂的沉积提供了空间。其次，载体中金属硫化物、磷化物、硒化物、或金属单质，或合金具有较好的亲锂性质，有助于金属锂在碳纤维内部的沉积。

A composite micro nano hollow fiber material and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种复合微纳中空纤维材料及其制备方法和应用
本专利技术属于能源及纳米材料制备
，具体涉及一种复合微纳中空纤维材料及其制备方法和应用。
技术介绍
储能领域、新能源汽车领域和消费电子领域对具有高能量密度及良好安全性能的下一代锂离子电池的需求极为迫切。金属锂具有优异的理论比容量(3860mAhg-1)和最低的电化学电势，作为锂金属电池负极材料具有天然优势，被认为是高能量密度电池的最终解决方案。但锂金属电池的实际应用中仍面临巨大挑战，例如在反复充放电过程中，金属锂负极容易产生树枝状的锂枝晶，对电池的性能造成极大的损害。一方面，锂枝晶会与电解液反应，消耗金属锂及电解液，另一方面，脱离锂金属负极基底的锂枝晶，其电子通道被切断，无法参与电化学反应，形成“死锂”，使得金属锂负极的循环效率降低。此外，金属锂枝晶的不断生长会刺穿隔膜，造成电池正负极短路，严重会引起电池爆炸，进而影响电池的库伦效率和循环性能。
技术实现思路
为改善上述问题，本专利技术提供了一种复合微纳中空纤维材料，其为内部包裹有金属单质、或合金、或金属化合物基多孔中空纳米棱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合微纳中空纤维材料，其特征在于，所述材料为内部包裹有金属单质、合金、或金属化合物基多孔中空纳米棱柱的碳纳米纤维，所述金属化合物为金属硫化物、金属磷化物、金属硒化物中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合微纳中空纤维材料，其特征在于，所述材料为内部包裹有金属单质、合金、或金属化合物基多孔中空纳米棱柱的碳纳米纤维，所述金属化合物为金属硫化物、金属磷化物、金属硒化物中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的复合微纳中空纤维材料，其特征在于，所述金属化合物含有铁、镍、钴中的至少一种金属元素；所述合金含有铁、镍、钴中的至少两种金属元素；所述金属单质为铁、镍、钴中的任一种。
优选地，当所述金属化合物或合金中含有两种金属元素时，其摩尔比为1:9～9:1。


3.根据权利要求1或2所述的复合微纳中空纤维材料，其特征在于，所述多孔中空纳米棱柱的长度为0.5～3μm，宽度为0.1～1μm；
优选地，所述碳纳米纤维内部包括镍钴基硫化物、或镍钴基磷化物、或镍钴基硒化物中的至少一种的多孔中空纳米棱柱，或镍/钴金属单质多孔中空纳米棱柱，或镍钴合金多孔中空纳米棱柱。


4.根据权利要求1-3任一项所述的复合微纳中空纤维材料，其特征在于，所述纤维的直径为0.001～3μm。


5.权利要求1-4任一项所述的复合微纳中空纤维材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)将聚乙烯吡咯烷酮及金属醋酸盐溶于醇类溶剂中，形成混合溶液，加热反应得到金属基醋酸盐氢氧化物前驱体；
S2)将步骤S1)所得金属基醋酸盐氢氧化物前驱体与成纤聚合物分别分散于酰胺类溶剂中，分别形成两种前驱体溶液，将两种前驱体溶液混合得到纺丝液，通过静电纺丝，将纺丝液制成微纳纤维所组成的薄膜材料；
S3)将步骤S2)所得薄膜材料分别与硫源、磷源、硒源中的至少一种共同在惰性气氛下进行高温退火处理，或所得薄膜材料直接在惰性气氛下进行高温退火处理，制得内部包裹有金属硫化物多孔中空纳米棱柱、...

【专利技术属性】
技术研发人员：于乐，李念武，陈晨，何心，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11