【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能，具体涉及一种mxene/碳纳米管膜复合电极及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，随着柔性电子设备的广泛应用，对储能电极的柔性提出了更高的要求，不仅要求储能电极具有较高的比容量，而且还要求其具有良好的柔性和机械强度，使得储能电极满足日常生活需求。目前广泛应用的具有柔性的储能电极都采用诸如碳纤维布、泡沫镍、铜箔和非连续纳米管纸等作为集流体，而这些集流体存在体积占比高、柔性差、导电性差和机械强度低等缺点，不利于实现高体积比容量柔性电极的制备。亟需提供一种柔性储能电极解决体积占比高、柔性差、导电性差和机械强度低等缺点。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种mxene/碳纳米管膜复合电极，满足在高曲率下没有明显的破碎掉渣现象，机械强度在40-60mpa之间，断裂应变在10％-20％之间，电阻率在500-3000mω/cm之间，厚度为20-100μm。
2、本专利技术的第二个目的是提供一种mxene/碳纳米管膜复合电极制备方法，该制备方法简化了电极涂覆过程的复杂程度。
3、本专利技术的第三个目的是提供一种mxene/碳纳米管膜复合电极的应用，解决了传统电极柔性差、笨拙、机械强度低的缺点，可以经受高曲率形变及扭折等机械变形并保持容量稳定。
4、本专利技术所采用的第一个技术方案是：一种mxene/碳纳米管膜复合电极，包括活性物质层和柔性纳米管集流体，所述活性物质层包覆在所述柔性纳米管集流体两侧；
5
6、所述mxene颗粒包括nb4c3tx、ti2ctx、(ti0.5nb0.5)2ctx、nb2ctx、ti3cntx、v2ctx、ti3c2tx、(v0.5,cr0.5)3c2tx、ta4c3tx和sc2cf2中的一种；其中，tx为官能团o2-、oh-、f-中的一种；
7、所述柔性纳米管集流体为200层碳纳米管膜。
8、优选的，所述碳纳米管膜由直径为20-80nm，长度为1-10cm的纳米管平行排列组成。
9、优选的，所述mxene/碳纳米管膜复合电极的厚度为20-100μm，单位面积质量为3-10mg/cm2。
10、本专利技术所采用的第二个技术方案是：一种mxene/碳纳米管膜复合电极的制备方法，包括：
11、步骤1：制备柔性纳米管集流体和活性物质层浆料；
12、步骤2：将所述活性物质层浆料均匀喷涂在所述柔性纳米管集流体两侧，获得mxene/碳纳米管膜复合膜混合层；
13、步骤3：将所述mxene/碳纳米管膜复合膜混合层干燥，进行后处理，获得mxene/碳纳米管膜复合电极。
14、优选的，所述柔性纳米管集流体由200层碳纳米管膜层叠而成；
15、所述碳纳米管膜由纳米管平行排列组成；
16、所述纳米管为单臂碳纳米管，直径为20-80nm，长度为1-10cm。
17、优选的，所述柔性纳米管集流体的制备方法包括：采用化学气相沉积法合成纳米管，纳米管平行排列形成纳米管膜，将碳纳米管膜层叠得到柔性纳米管集流体，再将其两端固定，绷紧，获得柔性纳米管集流体。
18、优选的，所述活性物质层浆料制备方法包括：将mxene颗粒和pvdf粘结剂按照质量比为8:2分散到n甲基吡咯烷酮中，形成活性物质层浆料。
19、优选的，所述mxene颗粒包括nb4c3tx、ti2ctx、(ti0.5nb0.5)2ctx、nb2ctx、ti3cntx、v2ctx、ti3c2tx、(v0.5,cr0.5)3c2tx、ta4c3tx和sc2cf2中的一种，其中，tx为官能团o2-、oh-、f-中的一种。
20、优选的，所述干燥条件为60℃干燥30分钟，所述后处理条件为5mpa压力压紧。
21、本专利技术所采用的第三个技术方案是：一种mxene/碳纳米管膜复合电极在储能电极中的应用。
22、上述技术方案的有益效果：
23、(1)本专利技术提供的mxene/碳纳米管膜复合电极，满足在高曲率下没有明显的破碎掉渣现象，机械强度在40-60mpa之间，断裂应变在10％-20％之间，电阻率在500-3000mω/cm之间，厚度为20-100μm。
24、(2)本专利技术提供的mxene/碳纳米管膜复合电极制备方法，简化了电极涂覆过程的复杂程度。
25、(3)本专利技术提供的mxene/碳纳米管膜复合电极的应用，解决了传统电极柔性差、笨拙、机械强度低的缺点，可以经受高曲率形变及扭折等机械变形并保持容量稳定。
26、(4)本专利技术提供的mxene/碳纳米管膜复合电极解决了现有技术中电极的体积占比高，柔性差，导电性差，机械强度低等缺点，为实现高体积比容量柔性电极的制备提供了思路。
27、(5)相比于传统的储能电极，本专利技术提供的mxene/碳纳米管膜复合电极超轻超薄，体积比容量更大，兼顾柔性和强度，可作为柔性超级电容器、柔性锂电池电极使用。
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1.一种MXene/碳纳米管膜复合电极，其特征在于：包括活性物质层和柔性纳米管集流体，所述活性物质层包覆在所述柔性纳米管集流体两侧；
2.根据权利要求1所述的MXene/碳纳米管膜复合电极，其特征在于，所述碳纳米管膜由直径为20-80nm，长度为1-10cm的纳米管平行排列组成。
3.根据权利要求1所述的MXene/碳纳米管膜复合电极，其特征在于，所述MXene/碳纳米管膜复合电极的厚度为20-100μm，单位面积质量为3-10mg/cm2。
4.一种MXene/碳纳米管膜复合电极的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的MXene/碳纳米管膜复合电极的制备方法，其特征在于，所述柔性纳米管集流体由200层碳纳米管膜层叠而成；
6.根据权利要求4所述的MXene/碳纳米管膜复合电极的制备方法，其特征在于，所述柔性纳米管集流体的制备方法包括：采用化学气相沉积法合成纳米管，纳米管平行排列形成纳米管膜，将碳纳米管膜层叠得到柔性纳米管集流体，再将其两端固定，绷紧，获得柔性纳米管集流体。
7.根据权利要求4
8.根据权利要求7所述的MXene/碳纳米管膜复合电极的制备方法，其特征在于，所述MXene颗粒包括Nb4C3Tx、Ti2CTx、(Ti0.5Nb0.5)2CTx、Nb2CTx、Ti3CNTx、V2CTx、Ti3C2Tx、(V0.5,Cr0.5)3C2Tx、Ta4C3Tx和Sc2CF2中的一种，其中，Tx为官能团O2-、OH-、F-中的一种。
9.根据权利要求4所述的MXene/碳纳米管膜复合电极的制备方法，其特征在于，所述干燥条件为60℃干燥30分钟，所述后处理条件为5Mpa压力压紧。
10.一种MXene/碳纳米管膜复合电极在储能电极中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种mxene/碳纳米管膜复合电极，其特征在于：包括活性物质层和柔性纳米管集流体，所述活性物质层包覆在所述柔性纳米管集流体两侧；
2.根据权利要求1所述的mxene/碳纳米管膜复合电极，其特征在于，所述碳纳米管膜由直径为20-80nm，长度为1-10cm的纳米管平行排列组成。
3.根据权利要求1所述的mxene/碳纳米管膜复合电极，其特征在于，所述mxene/碳纳米管膜复合电极的厚度为20-100μm，单位面积质量为3-10mg/cm2。
4.一种mxene/碳纳米管膜复合电极的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的mxene/碳纳米管膜复合电极的制备方法，其特征在于，所述柔性纳米管集流体由200层碳纳米管膜层叠而成；
6.根据权利要求4所述的mxene/碳纳米管膜复合电极的制备方法，其特征在于，所述柔性纳米管集流体的制备方法包括：采用化学气相沉积法合成纳米管，纳米管平行排列形成纳米管膜，将碳纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙进坤，陈炉洋，葛志强，刘云杰，贾云娟，周鹏，闵婧妍，张天福，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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