【技术实现步骤摘要】
一种柔性梯度纤维膜及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于储能材料制备
,具体涉及一种柔性梯度纤维膜及其制备方法和应用
。
技术介绍
[0002]随着石油
、
天然气
、
煤炭等不可再生能源的日益枯竭,清洁能源的开发和应用日益受到人们的重视
。
目前,太阳能
、
潮汐能
、
风能和波浪能被认为是可再生能源,但它们是间歇性的,因此需要储能和转换装置来存储和释放能量
。
到目前为止,已经探索和开发了几种与能源相关的设备,包括钾离子电池
、
金属基电池
、
硫基电池和超级电容器
。
在探索的能源系统中,锂
‑
硫电池作为高理论比容量
(1675mA h g
‑
1)、
高能量密度
(2600W hkg
‑1)
和低成本的电池,有望成为我们的下一代储能设备
。
[0003]然而,锂
‑
硫电池目前面临着许多缺陷和问题
。
在正极侧,硫和放电产物多硫化锂的电子导电性差,极大地阻碍了充放电过程中的电子转移
。
此外,多硫化锂中间体会溶解于有机电解质中并向负极迁移,导致容量衰减快,寿命较短
。
此外,长链多硫化锂的体积膨胀通常会破坏正极材料的微观结构,导致容量衰减
。
同时,锂枝晶在阳极侧的生长会导致微观
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种柔性梯度纤维膜,其特征在于,包括
Co
‑
N
‑
C
层和
PVDF
层,所述
PVDF
层的纤维直径为
500nm
,所述
Co
‑
N
‑
C
层的纤维直径为5μ
m。2.
一种如权利要求1所述的柔性梯度纤维膜的制备方法,其特征在于,所述制备方法具体包括如下步骤:
S1、
采用静电纺丝法
、
化学水浴沉积法和化学气相沉积法制得
Co
‑
N
‑
C
层;
S2、
采用静电纺丝法制得
PVDF
层;
S3、
在
Co
‑
N
‑
C
层上负载
Li2S6,然后将
PVDF
层叠放在
Co
‑
N
‑
C
层上得到柔性梯度纤维膜
。3.
如权利要求2所述的柔性梯度纤维膜的制备方法,其特征在于,所述步骤
S1
具体包括如下步骤:
S11、
将六水硝酸钴
、
聚丙烯腈放入
N,N
‑
二甲基甲酰胺中溶解,在
20
‑
30℃
条件下搅拌至少
10h
后得到混合溶液;
S12、
使用注射器吸取步骤
S11
制得的混合溶液,通过静电纺丝法制备
PAN/Co
纤维膜,静电纺丝法的参数如下:电压为
10
‑
15kV
,注射器针头到收集器的距离为
10
‑
15cm
,注射器注射速度为
0.4
‑
0.8ml/h
;
S13、
采用化学水浴沉积法,将步骤
S12
制得的
PAN/Co
纤维膜浸泡在六水硝酸钴和二甲基咪唑混合的水溶液中,通过原位生长片状
Co
‑
MOF
有机金属骨架,得到
PAN/Co
‑
MOF
纤维膜;
S14、
采用化学气相沉积法,将步骤
S13
制得的
PAN/Co
‑
MOF
纤维膜放入管式炉中,先在
250℃
空气中进行预氧化处理,然后再通入氩气中进行
800℃
高温碳化处理得到
Co
‑
N
‑
C
导电纤维膜;
S15、
将步骤
S14
制得的
Co
‑
N
‑
C
导电纤维膜放入
0.2
‑
1.0mol/L
盐酸水溶液中进行刻蚀2‑
8h
后用去离子水清洗并干燥,得到
Co
‑
N
‑
C
层
。4.
如权利要求2所述的柔性梯度纤维膜的制备方法,其特征在于,所述步骤
S2
具体包括如下步骤:
S21、
将偏二氟乙烯粉末倒入丙酮和
N,N
‑
二甲基甲酰胺的混合液中,在
60
‑
80℃
条件下搅拌至少
10
小时得到混合溶液;
S22
:使用注射器吸取
S21
制得的混合溶液,采用静电纺丝法制备得到
PVDF
层,静电纺丝法的参数如下:电压为
15
‑
16kV
,注射器针头到收集器的距离为
10
‑
15cm
,注射器注射速度为
0.5
‑
1ml/h。5.
一种如权利要求1所述的柔性梯度纤维膜在锌
‑
空气电池中的应用
。6.
一种柔性梯度纤维膜,其特征在于,包括从上到下依次设置的
Co
‑
N
‑
C
层
、PVDF
层和
PAN
层,所述
PVDF
层的纤维直径为
500nm
,所述
Co
‑
N
‑
C
层的纤维直径为5μ
m
,所述
PAN
层的纤维直径为
200nm。7.
一种如权利要求6所述的柔性梯度纤维膜的制备方法,其特征在于,所述制备方法具体包括如下步骤:
S1、
【专利技术属性】
技术研发人员:官操,耿泽宇,张海峰,孟婷,马菲,王笑晗,秦文成,
申请(专利权)人:西北工业大学宁波研究院,
类型:发明
国别省市:
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