[发明专利]钠离子电池用聚丙烯腈/木质素碳纳米纤维电极的制备

摘要

本发明公开了一种钠离子电池负极用的聚丙烯腈/木质素基碳纳米纤维电极的制备方法。该方法过程包括：将聚丙烯腈与木质素溶解于氮，氮-二甲基甲酰胺配制成纺丝原液，然后以静电纺丝法纺制成丝径为100～500nm的纤维，而形成150～250μm的薄膜，薄膜再经预氧化、炭化处理得到60～80μm聚丙烯腈/木质素基碳纳米纤维薄膜，该薄膜冲制作为钠离子电池负极。本发明优点在于，所采用的木质素具有无毒、无污染、廉价易得的特点，从而降低了电极的生产成本；该薄膜可直接冲制成电极，减少了电极的非活性成分，电极制备过程简单。在作为钠离子电池负极应用时具有很好的大电流充放电性能和稳定的循环性能。 

主权项

一种钠离子电池用聚丙烯腈/木质素碳纳米纤维电极的制备方法，其特征在于包括以下过程：（1）将聚丙烯腈溶解于氮，氮‑二甲基甲酰胺配制成质量分数为9～14%的聚丙烯腈溶液，然后按聚丙烯腈与木质素的质量比（1～9）：1取木质素溶于聚丙烯腈溶液中，在20～60℃下搅拌8～24小时得到混合液；（2）以步骤（1）制得的混合液为原料采用静电纺丝法制备纳米纤维薄膜；所述的静电纺丝工艺参数为：采用单针头进行纺丝，注射器针头内径为0.3～2mm，纺丝液流速为0.5～2mL/h，施加的电压为15～25kV，接收距离为10～30cm，纳米纤维薄膜厚度为150～250μm；（3）将步骤（2）纺制的纳米纤维薄膜转入管式炉中，在空气气氛下以1～5℃/min的升温速率升温至220～260℃进行预氧化处理1～2h；然后在氩气气氛下以1～10℃/min的升温速率升至600～2000℃，进行碳化0.5～5h；最后在氩气气氛保护下自然冷却至室温，得到聚丙烯腈/木质素基碳纳米纤维薄膜，其厚度为60～80μm，再经冲压得到钠离子电池用聚丙烯腈/木质素碳纳米纤维电极。