【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池电极材料，具体地，涉及一种柔性复合电极材料及其制备方法。
技术介绍
1、钠离子电池是一种二次电池(充电电池)，拥有价格低廉、安全性能好、和能量密度较大的特点。而开发高性能的钠离子电池的电极材料，尤其是负极材料，需要攻克钠离子电池能量密度低、循环性能差的难关，才能进一步加快其商用步伐。mos2作为典型的二维层状过渡金属硫化物，层与层之间由微弱的范德华力结合，层间距较大(0.64nm)，十分利于离子脱嵌，其理论比容量高达670mah/g。但mos2具有本征电导率低，长循环中体积效应明显，储钠反应动力学缓慢，此外，在二硫化钼生长过程中，二硫化钼纳米片极易堆叠在一起，使其有效表面积减小，活性位点减少，导致吸附性能急剧下降。目前常通过其与导电碳材料复合，来提高电极材料的导电性和循环稳定性，但是导电碳材料为非活性材料，大量加入会导致比容量降低。因此，需要解决上述问题，提供一种具有优异循环性能和倍率性能的复合电极材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种柔性复合电极材料及其制备方法，通过同轴静电纺丝技术和硫化煅烧获得内表面生长有cos的中空多孔碳纤维，再通过水热处理，在cos和碳纤维的内外表面均匀垂直生长mos2纳米片。本专利技术通过mos2、cos和中空多孔碳纤维三者的协同作用，使得制得的柔性复合电极材料具有优异的循环性能和倍率性能。
2、本专利技术要解决的技术问题：mos2具有本征电导率低，长循环中体积效应明显，储钠反应动力学缓慢，此外，在二硫
3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种柔性复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
5、a1、将钴源溶于丙三醇和乙醇的混合溶液中进行水热反应，得到钴前驱体纳米球；然后将钴前驱体纳米球、甲基丙烯酸甲酯放入乙醇中，得到芯层纺丝原液；将聚乙烯醇、羧甲基纤维素和甲基丙烯酸甲酯溶于去离子水中，得到壳层纺丝原液；将芯层纺丝原液和壳层纺丝原液分别放入同轴喷丝头的两个单独的注射器中，通过同轴静电纺丝技术制备得到钴前驱体纳米球/羧甲基纤维素-聚乙烯醇中空多孔纤维；
6、上述操作过程中，甲基丙烯酸甲酯作为造孔剂，在同轴静电纺丝过程中挥发；壳层中羧甲基纤维素含有羟基和羧基，同时具有粘附性；在同轴静电纺丝过程中，芯层的甲基丙烯酸甲酯挥发，钴前驱体纳米球与壳层的羧甲基纤维素因物理化学作用而被吸附，从而使得钴前驱体纳米球均匀分布在壳层纤维的内表面，纤维壳层因甲基丙烯酸甲酯的挥发而呈现多孔结构。
7、进一步地，步骤a1中，钴源、丙三醇和乙醇的用量比为(6-9)g：(45-70)ml：(490-650)ml。
8、进一步地，步骤a1中，钴源为硝酸钴、硫酸钴、乙酰丙酮钴中的至少一种。
9、进一步地，步骤a1中，水热反应的温度为100-150℃，水热反应的时间为4-9h。
10、进一步地，步骤a1中，钴前驱体纳米球、甲基丙烯酸甲酯和乙醇的质量比为(1-1.4)：(0.7-1.1)：(8-13)。
11、进一步地，步骤a1中，聚乙烯醇、羧甲基纤维素、甲基丙烯酸甲酯和去离子水的质量比为(0.58-0.87)：(0.20-0.35)：(0.40-0.95)：(10-14)。
12、进一步地，步骤a1中，同轴静电纺丝的工艺参数为：电压为13-20kv，芯层纺丝速率为0.25-0.8ml/h，壳层纺丝速率为0.6-1ml/min，电极距离为12-20cm。
13、a2、将钴前驱体纳米球/羧甲基纤维素-聚乙烯醇中空多孔纤维放入管式炉中，并加入硫粉在惰性气体气氛中进行硫化煅烧，获得cos/中空多孔碳纤维；
14、上述操作过程中，钴前驱体纳米球经硫化煅烧生成cos，羧甲基纤维素-聚乙烯醇纤维被碳化成碳纤维，cos均匀分散在中空多孔碳纤维的内表面。
15、进一步地，步骤a2中，硫化煅烧的温度为500-700℃，煅烧时间为2-5h，煅烧的升温速度为1-5℃/min。
16、进一步地，步骤a2中，钴前驱体纳米球中的钴元素和硫粉中的硫元素的摩尔比为1：1.8-3.2。
17、a3、将cos/中空多孔碳纤维超声分散在去离子水中，然后加入钼酸钠和硫代乙酰胺，搅拌均匀后进行水热处理，水热处理结束后进行离心、抽滤、干燥，得mos2/cos/中空多孔碳纤维，即柔性复合电极材料。
18、上述操作过程中，经过水热处理后，mos2纳米片均匀垂直生长在cos和碳纤维的内外表面。由于本专利技术是将cos分布在碳纤维的表面而不是碳纤维的内部，又因为是中空结构，所以mos2可生长在cos表面，与cos直接接触形成异质结构，更有利于提高钠离子电池的电化学性能。
19、碳纤维的强导电性为电子的转移提供了有效传输路径；其次，碳纤维的中空结构可为mos2和cos在充放电过程中的体积膨胀提高足够的空间，从而提高循环稳定性；再者，碳纤维为非活性材料，本专利技术利用中空多孔碳纤维作为mos2和cos的支撑，减少了非活性材料的用量，提高了钠离子电池的比容量。
20、进一步地，步骤a3中，cos/中空多孔碳纤维、钼酸钠和硫代乙酰胺的质量比为(2-3.5)：(5-7)：(10-15)。
21、进一步地，步骤a3中，水热处理的温度为200-250℃，水热处理的时间为20-30h。
22、本专利技术还提供一种采用上述方法制备得到的柔性复合电极材料。
23、本专利技术的有益效果：
24、(1)本专利技术技术方案中，通过在壳层纺丝液中加入羧甲基纤维素，确保了cos均匀且牢固地生长在中空多孔碳纤维的内表面，可以提高cos纳米颗粒的比表面积，使得mos2/cos异质结构增多，进而提高电化学性能。
25、(2)本专利技术技术方案中，将cos分布在碳纤维的表面而不是碳纤维的内部，又因为是中空结构，所以mos2可生长在cos表面，与cos直接接触形成异质结构，更有利于提高钠离子电池的电化学性能。
26、(3)本专利技术技术方案中，碳纤维的强导电性为电子的转移提供了有效传输路径；其次，碳纤维的中空结构可为mos2和cos在充放电过程中的体积膨胀提高足够的空间，从而提高循环稳定性；再者，碳纤维为非活性材料，本专利技术利用中空多孔碳纤维作为mos2和cos的支撑，减少了非活性材料的用量，提高了钠离子电池的比容量。
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1.一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A1中，钴源、丙三醇和乙醇的用量比为(6-9)g：(45-70)mL：(490-650)mL。
3.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A1中，水热反应的温度为100-150℃，水热反应的时间为4-9h。
4.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A1中，钴前驱体纳米球、甲基丙烯酸甲酯和乙醇的质量比为(1-1.4)：(0.7-1.1)：(8-13)。
5.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A1中，聚乙烯醇、羧甲基纤维素、甲基丙烯酸甲酯和去离子水的质量比为(0.58-0.87)：(0.20-0.35)：(0.40-0.95)：(10-14)。
6.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A1中，同轴静电纺丝的工艺参数为：电压为13-20kV，芯层纺
7.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A2中，硫化煅烧的温度为500-700℃，煅烧时间为2-5h，煅烧的升温速度为1-5℃/min；钴前驱体纳米球中的钴元素和硫粉中的硫元素的摩尔比为1：1.8-3.2。
8.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A3中，CoS/中空多孔碳纤维、钼酸钠和硫代乙酰胺的质量比为(2-3.5)：(5-7)：(10-15)。
9.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A3中，水热处理的温度为200-250℃，水热处理的时间为20-30h。
10.一种采用权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的柔性复合电极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a1中，钴源、丙三醇和乙醇的用量比为(6-9)g：(45-70)ml：(490-650)ml。
3.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a1中，水热反应的温度为100-150℃，水热反应的时间为4-9h。
4.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a1中，钴前驱体纳米球、甲基丙烯酸甲酯和乙醇的质量比为(1-1.4)：(0.7-1.1)：(8-13)。
5.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a1中，聚乙烯醇、羧甲基纤维素、甲基丙烯酸甲酯和去离子水的质量比为(0.58-0.87)：(0.20-0.35)：(0.40-0.95)：(10-14)。
6.根据权利要求1所述的一种柔性复合电极...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗均彬，罗钦，
申请(专利权)人：重庆贝吉熊网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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