【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能器件，尤其涉及一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法。
技术介绍
1、钠基电池由于其丰富的原材料储备以及与锂基电池相似的电化学原理，是构建大规模储能系统的理想选择之一，有助于实现能源可持续发展。然而，使用硬碳负极的钠离子电池由于其存储容量受到硬碳本身结构的限制，无法满足二次电池对于高能量密度的需求。相比之下，钠金属由于其高理论比容量和低电化学电位，在构建高能量密度二次电池方面具有显著优势。然而，钠金属二次电池在循环过程中负极侧严重的体积变化、枝晶生长和过量使用的钠阻碍了金属钠负极的应用，并且限制了能量密度的进一步提高。
2、对于实用化条件下的钠金属电池来说，要求在低n/p（负极与正极容量比小于2）和高dod（负极放电深度大于90%）条件下实现稳定的循环是实现高能量密度钠金属二次电池的必要条件。对此，提出了“无负极”钠金属二次电池进一步提高钠基电池的能量密度。“无负极”钠金属二次电池是用不含钠金属的裸集流器作为负极，所有的钠都直接来自正极。这与目前的钠基电池相比，“无负极”钠金属二次电池具有以下几个优势：(i)增加了体积和重量能量密度，(ii)减少了金属钠的使用，以提高电池的安全性和经济效益，(iii)简化了制造和组装过程。然而，在有限的钠金属存在条件下，由于不稳定的固体电解质界面(sei)不断形成和破坏，导致枝晶生长和持续的钠消耗，会导致“无负极”钠金属二次电池的循环稳定性急剧下降。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决相关技术中存在的
2、本专利技术提供一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，包括以下步骤：制备介孔造孔剂，将所述介孔造孔剂超声分散于n,n-二甲基甲酰胺（dmf）后，加入微孔造孔剂进行搅拌得到第一分散液，在第一分散液中加入聚丙烯腈（pan）搅拌均匀得到第二分散液，对所述第二分散液进行静电纺丝得到纺丝样品，对所述纺丝样品进行热解得到氟掺杂复合微/介孔碳材料。
3、根据本专利技术提供的一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，所述介孔造孔剂包括纳米化金属有机框架材料（mof材料）；所述微孔造孔剂包括全氟高分子材料。
4、根据本专利技术提供的一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，所述氟掺杂复合微/介孔碳材料包括碳纤维基底材料以及均匀掺杂在所述碳纤维基底材料内的氟元素，在对所述纺丝样品热解过程中所述全氟高分子材料中的氟元素原位掺杂到所述碳纤维基底材料中。
5、根据本专利技术提供的一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，制备介孔造孔剂包括以下步骤：将锌盐溶解于n,n-二甲基甲酰胺、乙醇、去离子水以及氨水组成的混合溶剂中，得到第一混合液，将1,2,3-三氮唑与聚醚（f-127）表面活性剂混合得到第二混合液，将所述第一混合液与所述第二混合液混合搅拌，得到第一沉淀，将所述第一沉淀洗涤并烘干，得到介孔造孔剂。
6、根据本专利技术提供的一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，所述锌盐包括氯化锌、乙酸锌、硝酸锌和硫酸锌中的一种或多种；
7、所述锌盐的质量范围为1g~4g；
8、所述n,n-二甲基甲酰胺采用质量分数98%的n,n-二甲基甲酰胺溶液，所述n,n-二甲基甲酰胺溶液的体积范围为10ml~40ml；
9、所述乙醇采用质量分数99.5%的乙醇溶液，所述乙醇溶液的体积范围为10ml~40ml；
10、所述去离子水的体积范围为10ml~50ml；
11、所述氨水采用质量分数98%的氨水，所述氨水的体积范围为1ml~20ml；
12、所述1,2,3-三氮唑采用质量分数98%的1,2,3-三氮唑溶液，所述1,2,3-三氮唑的体积范围为0.5ml~5ml；
13、所述的聚醚表面活性剂的质量范围为0.1g~2g。
14、根据本专利技术提供的一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，所述介孔造孔剂的质量范围为0.4g~1g。
15、根据本专利技术提供的一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，所述微孔造孔剂的质量范围为0.1g~1g。
16、根据本专利技术提供的一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，所述聚丙烯腈的质量范围为0.4g~1g；
17、所述n,n-二甲基甲酰胺采用质量分数98%的n,n-二甲基甲酰胺溶液，所述n,n-二甲基甲酰胺溶液的体积范围为2ml~10ml。
18、根据本专利技术提供的一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，所述静电纺丝的条件包括温度范围为15℃~45℃、环境湿度范围为15%rh~45%rh、推注速度的范围为8ul/min~20ul/min、推注距离范围为8cm~30cm、针头型号范围为16~24。
19、根据本专利技术提供的一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，对所述纺丝样品进行热解时的温度范围为500℃~1000℃；热解的时间为1h~6h。
20、本专利技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
21、根据本专利技术实施例的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，通过对纺丝样品进行热解，形成微孔覆盖介孔的特殊均匀孔结构的碳纤维材料，解决了现有“无负极”钠金属二次电池循环寿命短及循环稳定性差的问题，实现了内部介孔可约束钠金属致密沉积，外部微孔可以促使均匀的固体电解质界面生成，抑制电解液在电极表面的过度分解。
22、本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备介孔造孔剂，将所述介孔造孔剂超声分散于N,N-二甲基甲酰胺后，加入微孔造孔剂进行搅拌得到第一分散液，在第一分散液中加入聚丙烯腈搅拌均匀得到第二分散液，对所述第二分散液进行静电纺丝得到纺丝样品，对所述纺丝样品进行热解得到氟掺杂复合微/介孔碳材料。
2.根据权利要求1所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，所述介孔造孔剂包括纳米化金属有机框架材料；所述微孔造孔剂包括全氟高分子材料。
3.根据权利要求2所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，所述氟掺杂复合微/介孔碳材料包括碳纤维基底材料以及均匀掺杂在所述碳纤维基底材料内的氟元素，在对所述纺丝样品热解过程中所述全氟高分子材料中的氟元素原位掺杂到所述碳纤维基底材料中。
4.根据权利要求1所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，制备介孔造孔剂包括以下步骤：将锌盐溶解于N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、去离子水以及氨水组成的混合溶剂中，得到第一混合液，
5.根据权利要求4所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，所述锌盐包括氯化锌、乙酸锌、硝酸锌和硫酸锌中的一种或多种；
6.根据权利要求1所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，所述介孔造孔剂的质量范围为0.4g~1g。
7.根据权利要求1所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，所述微孔造孔剂的质量范围为0.1g~1g。
8.根据权利要求1所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，所述聚丙烯腈的质量范围为0.4g~1g；
9.根据权利要求1所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的条件包括温度范围为15℃~45℃、环境湿度范围为15%RH~45%RH、推注速度的范围为8uL/min~20uL/min、推注距离范围为8cm~30cm、针头型号范围为16~24。
10.根据权利要求1所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，对所述纺丝样品进行热解时的温度范围为500℃~1000℃；热解的时间为1h~6h。
...【技术特征摘要】
1.一种基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备介孔造孔剂，将所述介孔造孔剂超声分散于n,n-二甲基甲酰胺后，加入微孔造孔剂进行搅拌得到第一分散液，在第一分散液中加入聚丙烯腈搅拌均匀得到第二分散液，对所述第二分散液进行静电纺丝得到纺丝样品，对所述纺丝样品进行热解得到氟掺杂复合微/介孔碳材料。
2.根据权利要求1所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，所述介孔造孔剂包括纳米化金属有机框架材料；所述微孔造孔剂包括全氟高分子材料。
3.根据权利要求2所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，所述氟掺杂复合微/介孔碳材料包括碳纤维基底材料以及均匀掺杂在所述碳纤维基底材料内的氟元素，在对所述纺丝样品热解过程中所述全氟高分子材料中的氟元素原位掺杂到所述碳纤维基底材料中。
4.根据权利要求1所述的基于协同造孔的氟掺杂复合微/介孔碳材料制备方法，其特征在于，制备介孔造孔剂包括以下步骤：将锌盐溶解于n,n-二甲基甲酰胺、乙醇、去离子水以及氨水组成的混合溶剂中，得到第一混合液，将1,2,3-三氮唑与聚醚表面活性剂混合得到第二混合液，将所述第一混合液与所述第二混合液混合搅拌，得到第...
【专利技术属性】
技术研发人员：田刚领，阮鹏，张柳丽，罗军，崔美琨，李铜，刘平飞，李娟，赵晓亮，吴思博，
申请(专利权)人：平高集团储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。