石墨化碳纳米管柔性膜锂空气电池的制备方法技术

石墨化碳纳米管柔性膜锂空气电池的制备方法，以石墨化碳纳米管柔性膜作为空气正极、锂片为负极，电解质溶液采用1mol/L LiPF6，隔膜采用多孔性聚乙烯膜，将空气正极、负极、电解液、隔膜在惰性气氛中封装所得锂空气电池；石墨化碳纳米管柔性膜的制备是：首先制备碳纳米管分散液；然后以铝箔或铜箔作为基底，制备碳纳米管薄膜；最后将制备的碳纳米管薄膜在1000‑1500℃经缓慢升温炭化处理，再经2300‑3000℃石墨化处理，压延。本发明专利技术的石墨化碳纳米管柔性膜经碳化和石墨化处理，去除了非碳成分，提高了导电性，同时使极片中产生了大量微孔，大幅增加极片的表面积，有利于空气扩散和化学反应，提高了锂空气电池的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂空气电池技术。
技术介绍
锂空气电池是一种新型电池，是一种用锂作阳极，以空气中的氧气作为阴极反应物的电池，锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，理论比容量达到11140Wh/kg，但是由于碳空气电极、电解液以及催化剂和负极保护等方面还存在诸多问题，目前锂离子空气电池性能还远远没有达到。作为锂空气电极的正极，碳纳米管由于SP2杂化产生的离域大π键，拥有良好的导电性能。同时，碳纳米管中空的一维结构使其具有良好的气体吸附于存储能力，是一种理想的锂空气电池正极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种石墨化碳纳米管柔性膜锂空气电池的制备方法。本专利技术所述的石墨化碳纳米管柔性膜锂空气电池的制备方法，其特征是：以石墨化碳纳米管柔性膜作为空气正极、锂片为负极，电解质溶液采用1mol/LLiPF6，隔膜采用多孔性聚乙烯膜，将空气正极、负极、电解液、隔膜在惰性气氛中封装所得锂空气电池。本专利技术所述的石墨化碳纳米管柔性膜是通过以下步骤制备。a）将碳纳米管分散，以乙醇、去离子水或NMP（N-甲基吡咯烷酮）中一种或两种以上作为溶剂，加入粘接剂、分散剂以及催化剂，通过球磨、超声或高速剪切方式中的一种或两种以上方式，制成固含量1-5%的碳纳米管分散液。b）以铝箔或铜箔作为基底，将碳纳米管分散液均匀涂覆在基底表面，控制面积和厚度，烘干。c）以盐酸、硝酸、硫酸或烧碱作为腐蚀剂，将薄膜浸泡于腐蚀剂中10~24h，腐蚀基底，取出碳纳米管薄膜，烘干。d）将制备的碳纳米管薄膜在1000-1500℃经缓慢升温炭化处理，再经2300-3000℃石墨化处理，经过最后的压延，得到石墨化碳纳米管柔性膜。步骤a）中所述的粘结剂为丁苯橡胶（SBR）、羧甲基纤维素（CMC）或聚偏氟乙烯（PVDF）等。步骤a）中所述的分散剂为十二烷基苯磺酸钠（SDBS）或十二烷基硫酸钠(SDS)中的一种或两种。步骤a）中所述的催化剂为四氧化三钴、二氧化锰、铂、氧化镍、四氧化三铁或氧化铜类催化剂中的一种或者两种以上。本专利技术制备的石墨化碳纳米管柔性膜经过碳化和石墨化处理，去除了正极中的非碳成分，进一步提高了正极的导电性，同时由于粘结剂中的非碳成分在高温下被去除，使得正极极片中产生大量的微孔，大幅增加极片的表面面积，这有利于空气的扩散和化学反应的进行，从而提高锂空气电池的性能。具体实施方式本专利技术将通过以下实施例作进一步说明。但本专利技术并不限于以下实施例。实施例1。碳纳米管300r/min球磨3h。以NMP为溶剂，碳纳米管（CNTs）为基本材料，按ＮＭＰ：CNTs：PVDF：SDS：催化剂为86:5:4:２：３质量比配置，调节固含量为５%，高速剪切2h，制浆。选铝箔为基底材料，取浆液10ml，涂覆成5x8cm2的区域，50℃烘干，成膜。将铝箔模块置于盐酸溶液中浸泡24h，使基底完全腐蚀，小心取出晾干。将制备的CNTs膜1200℃炭化，再2600℃石墨化，取出压实。且经过炭化和石墨化处理。以锂片为负极，石墨化碳纳米管柔性膜为正极，多孔性聚乙烯膜的隔膜（Celgard2400），按照负极/隔膜/正极的方式组装成扣式电池并在正极一侧金属外壳上钻1个直径0.5mm的小孔。实施例2。碳纳米管300r/min球磨3h。以NMP为溶剂，碳纳米管（CNTs）为基本材料，按ＮＭＰ：CNTs：PVDF：SDS：催化剂为8７::4:２：３质量比配置，调节固含量为4%，高速剪切３h，制浆。选铝箔为基底材料，取浆液10ml，涂覆成5x8cm2的区域，50℃烘干，成膜。将铝箔模块置于盐酸溶液中浸泡24h，使基底完全腐蚀，小心取出晾干。将制备的CNTs膜1300℃炭化，再2800℃石墨化，取出压实。且经过炭化和石墨化处理。以锂片为负极，碳纳米管柔性膜为正极，多孔性聚乙烯膜的隔膜（Celgard2400），按照负极/隔膜/正极的方式组装成扣式电池并在正极一侧金属外壳上钻3个直径0.5mm的小孔。本文档来自技高网...

【技术保护点】
石墨化碳纳米管柔性膜锂空气电池的制备方法，其特征是以石墨化碳纳米管柔性膜作为空气正极、锂片为负极，电解质溶液采用1mol/L LiPF6，隔膜采用多孔性聚乙烯膜，将空气正极、负极、电解液、隔膜在惰性气氛中封装所得锂空气电池；所述的石墨化碳纳米管柔性膜是通过以下步骤制备：a）将碳纳米管分散，以乙醇、去离子水或N‑甲基吡咯烷酮中一种或两种以上作为溶剂，加入粘接剂、分散剂以及催化剂，通过球磨、超声或高速剪切方式中的一种或两种以上方式，制成固含量1‑5%的碳纳米管分散液；b）以铝箔或铜箔作为基底，将碳纳米管分散液均匀涂覆在基底表面，控制面积和厚度，烘干；c）以盐酸、硝酸、硫酸或烧碱作为腐蚀剂，将薄膜浸泡于腐蚀剂中10~24h，腐蚀基底，取出碳纳米管薄膜，烘干；d）将制备的碳纳米管薄膜在1000‑1500℃经缓慢升温炭化处理，再经2300‑3000℃石墨化处理，经过最后的压延，得到石墨化碳纳米管柔性膜。

【技术特征摘要】
1.石墨化碳纳米管柔性膜锂空气电池的制备方法，其特征是以石墨化碳纳米管柔性膜作为空气正极、锂片为负极，电解质溶液采用1mol/LLiPF6，隔膜采用多孔性聚乙烯膜，将空气正极、负极、电解液、隔膜在惰性气氛中封装所得锂空气电池；所述的石墨化碳纳米管柔性膜是通过以下步骤制备：a）将碳纳米管分散，以乙醇、去离子水或N-甲基吡咯烷酮中一种或两种以上作为溶剂，加入粘接剂、分散剂以及催化剂，通过球磨、超声或高速剪切方式中的一种或两种以上方式，制成固含量1-5%的碳纳米管分散液；b）以铝箔或铜箔作为基底，将碳纳米管分散液均匀涂覆在基底表面，控制面积和厚度，烘干；c）以盐酸、硝酸、硫酸或烧碱作为腐蚀剂，将薄膜浸泡于腐蚀剂中10~24h，腐蚀基...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓刚，蔡满园，邱志文，陈珑，刘珍红，王杰，陈玮，李旭，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36