【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，尤其涉及一种自支撑正极及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池(lib)具有能量密度高、工作电压高和使用寿命长等优点，已广泛应用于手机、电脑、便携式电子设备和电动汽车等领域。但有限的资源储量和高昂的成本仍然制约着锂离子二次电池的发展。钠离子电池因具有与锂离子电池相似的电化学性能和丰富的资源而受到广泛的研究。近年来，随着卷曲显示器、电子皮肤和可穿戴传感器等柔性电子设备的不断发展，对柔性可充电电池提出了更高的要求。满足人体可穿戴设备需求的柔性电池不仅要具有高柔韧性、高能量密度和长使用寿命，还要具有高安全性和低成本，以满足大规模商业应用的需求。静电纺丝是制备纳米纤维的一种相对简单和低成本的方法，近年来在储能和传感材料的合成中得到了广泛的应用。特别是，电纺丝材料可以直接设计成相互交织的纳米纤维薄膜，这是柔性电池组件中最有希望的候选者。纳米线和纳米纤维等一维纳米材料作为电极材料具有离子扩散效率高、电荷直接输运等优点。此外，通过静电纺丝和碳化合成的柔性碳纳米纤维网可以直接用作二次电池的电极，可以避免使用导电剂、粘结剂和流体收集剂，在提高电池的整体能量密度和降低成本方面具有很大的优势。其良好的柔韧性也使其在柔性电池中具有很大的应用前景。许多应用静电纺丝技术的研究都是为了在纳米碳纤维上加载一些具有电化学活性的金属颗粒，以提高电极的性能。由一维纤维组成的互联网提高了复合材料的导电性，碳纤维涂层还可以缓解金属颗粒在充放电过程中的体积膨胀。除电极外，电纺纤维还应用于固体聚合物电解质。但是在静电纺丝制备的碳复合纤维作为钠
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种自支撑正极及其制备方法和应用，所述制备方法能够将正极纳米活性材料全部或部分嵌入到碳纤维内部并交错构成支撑网络，制备得到的自支撑正极具有优良的充放电比容量、库伦效率和循环稳定性。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种自支撑正极的制备方法，包括以下步骤：
4、将正极纳米活性材料、溶剂和增稠剂混合，得到静电纺丝前驱体分散液；
5、将所述静电纺丝前驱体分散液进行静电纺丝，得到聚合物纤维薄膜前驱体；
6、将所述聚合物纤维薄膜前驱体进行煅烧，得到所述自支撑正极；
7、所述正极纳米活性材料包括碳和na3v2(po4)3的复合纳米颗粒或碳和na4fe3(po4)2(p2o7)的复合纳米颗粒。
8、优选的，所述正极纳米活性材料的制备方法包括以下步骤：
9、将制备所述正极纳米活性材料的原料、碳源和水混合，得到混合液；
10、将所述混合液进行喷雾干燥，得到纳米颗粒前驱体；
11、将所述纳米颗粒前驱体进行煅烧，得到所述正极纳米活性材料。
12、优选的，所述喷雾干燥的温度为140～280℃，所述喷雾干燥的进料速度为200～500ml/h。
13、优选的，所述混合包括：
14、将正极纳米活性材料和溶剂进行第一混合后，加入所述增稠剂；
15、所述第一混合包括依次进行的搅拌和超声；
16、所述搅拌的时间为1～2h；所述超声的功率为300w，时间为1h。
17、优选的，加入所述增稠剂在搅拌的条件下进行；
18、所述搅拌的温度为60～80℃，时间为2～4h；
19、所述增稠剂为pan、pvp和pva中的一种或几种；
20、所述正极纳米活性材料和增稠剂的质量比为1：(0.5～4)。
21、优选的，所述静电纺丝采用的注射器的容量为10ml，针头规格为1.2×38mm；
22、所述静电纺丝采用的纺丝机内的环境湿度为30％，工作电压为15～20kv，所述注射器的推进速度为0.5～1ml/h。
23、优选的，所述静电纺丝采用的注射器的针头距离滚筒接收器的距离为10～20cm，所述滚筒接收器的表面以铜箔或铝箔包覆；所述滚筒接收器的转速为400～1000rpm。
24、优选的，所述煅烧包括依次进行的第一煅烧和第二煅烧；
25、所述第一煅烧在空气气氛中进行，所述第一煅烧的温度为250～270℃，时间为2～4h，升温速率为3～5℃/min；
26、所述第二煅烧在保护气氛中进行，所述第二煅烧的温度为500～800℃，时间为2～4h，升温速率为3～5℃/min。
27、本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的自支撑正极。
28、本专利技术还提供了上述技术方案所述的自支撑正极在钠离子电池中的应用。
29、本专利技术提供了一种自支撑正极的制备方法，包括以下步骤：将正极纳米活性材料、溶剂和增稠剂混合，得到静电纺丝前驱体分散液；将所述静电纺丝前驱体分散液进行静电纺丝，得到聚合物纤维薄膜前驱体；将所述聚合物纤维薄膜前驱体进行煅烧，得到所述自支撑正极；所述正极纳米活性材料包括碳和na3v2(po4)3的复合纳米颗粒或碳和na4fe3(po4)2(p2o7)的复合纳米颗粒。本专利技术采用静电纺丝制备的碳纳米纤维与正极纳米活性材料连接成3d互联网络，为离子和电子提供快速转移通道，提升复合电极的导电性，而且碳纤维的包覆也能提高正极纳米活性材料的电化学稳定性，有效提升电极的循环稳定性。因此，本专利技术提供的制备方法制备的钠离子电池正极用自支撑正极能够避免传统电极制备中集流体、导电剂和粘结剂的使用，且具有优良的充放电比容量与库伦效率，以本专利技术提供的钠离子正极用自支撑正极组装的钠离子全电池，在1c的充放电电流密度下，首次可逆充放电容量可达98.6mah/g，在100圈充放电循环后，库伦效率一直在98％以上，充放电比容量仍能保持在98.8mah/g左右。
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1.一种自支撑正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正极纳米活性材料的制备方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的温度为140～280℃，所述喷雾干燥的进料速度为200～500mL/h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，加入所述增稠剂在搅拌的条件下进行；
6.如权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝采用的注射器的容量为10mL，针头规格为1.2×38mm；
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝采用的注射器的针头距离滚筒接收器的距离为10～20cm，所述滚筒接收器的表面以铜箔或铝箔包覆；所述滚筒接收器的转速为400～1000rpm。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧包括依次进行的第一煅烧和第二煅烧；
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的自支撑正极。
...【技术特征摘要】
1.一种自支撑正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正极纳米活性材料的制备方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的温度为140～280℃，所述喷雾干燥的进料速度为200～500ml/h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，加入所述增稠剂在搅拌的条件下进行；
6.如权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳振宁，
申请(专利权)人：吉林嘉能钠电科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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