一种自支撑三维碳纤维内嵌单质铝复合材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开一种自支撑三维碳纤维内嵌单质铝复合材料的制备方法及应用，自支撑材料的基体为碳纤维交联而成的三维网络材料，掺入相为纳米级尺寸的单质铝，本发明专利技术通过纺丝法加低温热解法，在纺织高分子纤维布的过程中引入纳米铝单质材料，随后通过低温热解使高分子纤维碳化，由此获得自支撑三维碳纤维内嵌单质铝复合材料；本发明专利技术纳米铝单质均由碳膜完整连续的包覆，在电化学反应过程中，单质铝的表界面稳定性有明显改善，且单质铝的体积变化问题也受到抑制，可以实现容量和循环稳定性相对良好的基于锂铝合金化反应储能的锂离子负极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学储能材料领域，具体包括一种自支撑三维碳纤维内嵌单质铝复合材料的制备方法，及其作为锂离子电池负极的应用。

技术介绍

1、目前广泛应用的商业化锂离子电池，受制于石墨负极材料的低容量密度(372mah/g)，无法满足未来社会对高能量密度储能器件(400-500wh/kg)的需求。因此，开发电极电势与石墨接近(0.1～0.2v)而容量密度更高的负极材料，是目前新型高性能电池研发工作的关键。基于硅、磷、锡、铝等元素的负极材料，通过活性材料与锂的合金化/去合金化反应实现能量的存储和释放，并且通常具有相对较高的质量容量密度，因而备受科研和产业界的瞩目。然而，硅和磷系负极通常受制于剧烈的体积变化(300～400％)以及低电导率，无法实现可靠的容量保持性能和倍率性能；此外，硅基负极(～0.4v)和磷基负极(～0.6v)在电化学反应过程中的平均电极电势也相对较高，导致输出能量密度较低。而铝系负极材料电极电势相对较低(0.2～0.3v)，容量密度优于石墨类负极(lial合金997mah/g)，并且在电化学反应过程中的合金产物具有良好的电子电导率和适中的锂离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种自支撑三维碳纤维内嵌单质铝复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述铝纳米材料可替换为预处理铝纳米材料，预处理铝纳米材料的制备方法如下：将铝纳米材料加入到有机物溶液中搅拌混匀后过滤、烘干得到表面被有机物薄膜均匀包覆的铝纳米材料；其中铝纳米材料与有机物的质量比为30:1～10:1，有机物为羧甲基纤维素、PMMA、PVDF。

3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述铝纳米材料的尺寸为1～100nm，包括铝的纳米颗粒、纳米线、纳米片、纳米棒中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所...

【技术特征摘要】

1.一种自支撑三维碳纤维内嵌单质铝复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述铝纳米材料可替换为预处理铝纳米材料，预处理铝纳米材料的制备方法如下：将铝纳米材料加入到有机物溶液中搅拌混匀后过滤、烘干得到表面被有机物薄膜均匀包覆的铝纳米材料；其中铝纳米材料与有机物的质量比为30:1～10:1，有机物为羧甲基纤维素、pmma、pvdf。

3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述铝纳米材料的尺寸为1～100nm，包括铝的纳米颗粒、纳米线、纳米片、纳米棒中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述高聚物为聚丙烯腈、聚酯、聚氨酯、聚乙烯醇、聚酰胺；所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兆威，侯宏英，刘显茜，熊仕昭，胡轲，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：