一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料及其制备方法。包括以下步骤：a.基体树脂、小球藻等原料混匀；b.经熔融造粒、挤出制得线材；c.通过FDM 3D打印技术在碳纤维预浸布上打印三维立体电极片结构；d.利用碳纤维预浸布上打印的电极片吸附钒源，经干燥、硒化，得到自支撑V/Se‑小球藻衍生碳钠离子电池负极。本发明专利技术采用3D打印技术，以含小球藻线材为打印材料，制备大小可调节、形状可设计的三维立体电极片结构，然后将钒源引入到电极片上，得到性能优异的自支撑电极片结构；其次，避免常用粉末状活性材料在电池组装过程中需要添加导电剂和粘结剂形成浆料再涂覆在集流体上的复杂工艺过程。

A 3D printing based anode material for self supporting sodium ion battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料及其制备方法
本专利技术属于钠离子电池电极材料制备
，具体涉及一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料及其制备方法。
技术介绍
商业化利用的锂离子电池具有比容量大、循环寿命长、工作温度范围宽、安全无污染等优点而被广泛应用于各自储能设备，但地壳中分布不均匀、有限的锂资源并不能满足未来能源的存储需求。钠离子电池的比容量相对锂较低，但其丰富的储量（2.36wt%Navs0.0017wt%Li）以及与锂离子电池相似的储能机理，使得钠离子电池成为继锂电池之后极具发展潜力的大规模储能电池技术。然而，传统的电极制备过程通常需要使用导电剂、粘结剂等将电极活性材料涂覆到集流体上，过程繁琐且易导致在电极弯曲情况下诱发活性材料脱离集流体。3D打印技术是可用于制造任何形状或大小固体物体的一种增材制造技术。其中，熔融沉积成型技术（FDM）是最广泛应用的3D打印技术之一，其原理是将预先设置好需要打印的模型参数导入到3D打印装置中，然后将准备好的热塑性树脂线材进丝，线材经加热装置加热熔融通过在一定压力下将粘流态的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料，其特征在于，由下列的重量百分比的组分制成：/n基体树脂 35~58/n小球藻 41~60/n白油 0.1~5/n一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料的制备方法，步骤如下：/nA.将配方量的基体树脂、小球、白油混合后通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒；/nB.将所得粒料通过单螺杆线材挤出机牵引成3D打印线材；/nC.将3D打印线材通过FDM技术在铺有碳纤维预浸布的底板上打印成电极片结构；/nD.将步骤C获得的电极片结构按固液质量比为1：2-5置于盛有钒源溶液的烧杯中，缓慢搅拌24 h，得到钒修饰小球藻电极片...

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料，其特征在于，由下列的重量百分比的组分制成：
基体树脂35~58
小球藻41~60
白油0.1~5
一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料的制备方法，步骤如下：
A.将配方量的基体树脂、小球、白油混合后通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒；
B.将所得粒料通过单螺杆线材挤出机牵引成3D打印线材；
C.将3D打印线材通过FDM技术在铺有碳纤维预浸布的底板上打印成电极片结构；
D.将步骤C获得的电极片结构按固液质量比为1：2-5置于盛有钒源溶液的烧杯中，缓慢搅拌24h，得到钒修饰小球藻电极片结构；
E.将步骤D获得的钒修饰小球藻电极片结构与硒粉经高温煅烧后，自然冷却至室温，即制得自支撑钠离子电池负极材料。


2.根据权利要求1所述一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料，其特征在于，所述的基体树脂至少有一种选自聚乳酸(PLA)、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、热塑性聚氨酯(TPU)。


3.根据权利要求1所述一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料，其特征在于，所述的小球藻至少有一种选自高蛋白小球藻、埃氏小球藻、凯氏小球藻或椭圆小球藻。


4.根据权利要求1所述一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料，其特征在于，所述钒源至少有一种选自乙酰丙酮氧钒（VO(acac)2）、偏钒酸钠（NaVO3）、偏钒酸铵（NH4VO3）。


5.根据权利要求1所述一种基于3D打印的自支撑钠离子电池负极材料，其特征在于，所述钒源溶液浓度为20-60mg/L。


6.权利要求1-5所述一种基于3D打印的自支撑钠离子电...

【专利技术属性】
技术研发人员：许丽洪，曾令兴，夏新曙，黄宝铨，郑荧炼，杨裕金，陈庆华，钱庆荣，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建;35