电极材料及其制备方法、电极、电池、柔性透明碳纤维网及其制备方法、电容器、电子设备技术

电子设备过夜充电对电池的影响及解决方法 #生活知识# #科技生活# #电子设备使用#

本发明专利技术公开了一种电极材料及其制备方法、电极、电池、柔性透明碳纤维网及其制备方法、电容器、电子设备，本发明专利技术制备时将硝酸钴、咪唑及其衍生物分别施加在丝绸上，在丝绸的表面上和/或孔隙中原位生长出钴配合物，形成负载钴配合物的丝绸，然后将其在保护气氛下进行热处理，得到电极材料，进一步结合酸刻蚀，可制成柔性透明碳纤维网；本发明专利技术的电极材料和柔性透明碳纤维网均兼具优异的柔韧性、电化学性能以及透光性，可作为电极在电池和电容器中应用，并有助于制备柔性可携带式电子设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池电极材料与电容材料领域，具体涉及一种电极材料及其制备方法、电极、电池、柔性透明碳纤维网及其制备方法、电容器、电子设备。

技术介绍

1、随着科学技术的不断发展，各类可携带电子设备在日常生活中承担着越来越重要的角色，其功能越来越多样化，在提升用户体验的同时也对其供能和储能设备提出了更高的要求，锂离子电池由于生产技术相对成熟，且相对于其他类电池能量密度较高，可反复充放电使用，对环境友好的特点成为柔性可穿戴设备和移动便携式电子设备电源的首选，但是，随着用户需求的不断提高，便携式电子设备的最终发展方向之一可能是柔性可折叠，在保证用户使用感的同时，可以进一步地节省空间，这就要求其供能装置也应具备相应的柔性，但现阶段商业化的锂离子电池的电池组件拉伸应变较低，柔韧性相对不足，多次弯曲试验后即发生损伤。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是克服现有技术中的一个或多个不足，提供一种改进的能够兼具柔韧性、优异电化学性能以及透光性的电极材料的制备方法。

2、本专利技术同时还提供了一种上述方法制备的电极材料，以及包含该电极材料的电极和电池。

3、本专利技术同时还提供了一种改进的能够兼具柔韧性、优异电化学性能以及透光性的柔性透明碳纤维网的制备方法及其制成的柔性透明碳纤维网，以及包含该柔性透明碳纤维网的电容器。

4、本专利技术同时还提供了一种包含上述电池或电容器的电子设备，使该电子设备能够具备柔性可折叠性能。

5、为达到上述目的，本专利技术采用的

6、将硝酸钴、式（ⅰ）所示化合物分别施加在丝绸上，在所述丝绸的表面上和/或孔隙中原位生长出钴配合物，形成负载钴配合物的丝绸；

7、，式（ⅰ）中，r1、r2独立地选自c1-3烷基，n为0、1或2；

8、将所述负载钴配合物的丝绸在保护气氛下、在700-950℃下进行热处理，得到所述电极材料；

9、所述电极材料包括掺氮的多孔碳以及负载在所述掺氮的多孔碳的表面上和/或封装在所述掺氮的多孔碳的孔隙结构中的纳米金属钴。

10、根据本专利技术的一些优选且具体的方面，所述制备方法还包括：

11、分别配置硝酸钴溶液、式（ⅰ）所示化合物溶液；

12、将所述丝绸先浸泡在所述硝酸钴溶液、所述式（ⅰ）所示化合物溶液中的一者中，然后再浸泡在另一者中。

13、在本专利技术的一些实施方式中，所述硝酸钴溶液、所述式（ⅰ）所示化合物溶液分别采用水作溶剂。

14、根据本专利技术的一些具体方面，所述硝酸钴溶液的摩尔浓度为0.5-1.5mol/l，例如可以为0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l、1mol/l、1.1mol/l、1.2mol/l、1.3mol/l、1.4mol/l、1.5mol/l等。

15、根据本专利技术的一些具体方面，所述式（ⅰ）所示化合物溶液的摩尔浓度为1.5-3.0mol/l，例如可以为1.5mol/l、1.6mol/l、1.7mol/l、1.8mol/l、1.9mol/l、2.0mol/l、2.1mol/l、2.2mol/l、2.3mol/l、2.4mol/l、2.5mol/l、2.6mol/l、2.7mol/l、2.8mol/l、2.9mol/l、3.0mol/l等。

16、根据本专利技术的一些优选方面，使所述丝绸先浸泡在所述硝酸钴溶液中x1min，然后浸泡在所述式（ⅰ）所示化合物溶液中x2min，x1∶x2=1.5-3∶1。

17、在本专利技术的一些实施方式中，x1为15-25，x2为5-15。

18、在本专利技术的一些实施方式中，r1选自甲基、乙基或丙基，n为0。

19、在本专利技术的一些实施方式中，r1、r2独立地选自甲基、乙基或丙基，n为1或2。

20、根据本专利技术的一些具体方面，所述式（ⅰ）所示化合物为选自2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-丙基咪唑中的一种或多种的组合。

21、根据本专利技术的一些优选方面，控制所述硝酸钴的添加量为在每平方厘米的所述丝绸上负载0.015-0.05mmol。

22、根据本专利技术的一些优选方面，所述式（ⅰ）所示化合物的添加量为在每平方厘米的所述丝绸上负载0.03-0.1mmol。

23、在本专利技术的一些实施方式中，所述丝绸的材质为桑蚕丝。根据本专利技术的一个具体方面，所述丝绸为5.5姆米规格商用桑蚕丝。

24、在本专利技术的一些实施方式中，所述制备方法还包括：在进行所述热处理前，先清洗所述负载钴配合物的丝绸，并干燥处理。

25、在本专利技术的一些实施方式中，所述清洗采用去离子水进行。

26、在本专利技术的一些实施方式中，所述干燥处理为真空干燥。进一步地，所述干燥处理的温度为50-70℃。更进一步地，所述干燥处理的时间为1-3h。

27、根据本专利技术的一些优选方面，所述热处理在750-850℃下进行。

28、在本专利技术的一些实施方式中，所述热处理的处理时间为1-6h，进一步为1-3h。

29、根据本专利技术，所述掺氮的多孔碳为由多根碳纤维交织而成的碳纤维网状结构。

30、根据本专利技术，所述电极材料呈透明状态。

31、在本专利技术的一些实施方式中，所述碳纤维的直径为30-500nm，进一步为100-200nm。

32、本专利技术提供的又一技术方案：一种上述所述的电极材料的制备方法制成的电极材料。

33、本专利技术提供的又一技术方案：一种电极，所述电极包含上述所述的电极材料。

34、本专利技术提供的又一技术方案：一种电池，包括正极、负极，所述正极和所述负极中的任一者为上述所述的电极。

35、进一步地，所述电池为锂离子电池。

36、本专利技术提供的又一技术方案：一种柔性透明碳纤维网的制备方法，所述制备方法包括：

37、将硝酸钴、式（ⅰ）所示化合物分别施加在丝绸上，在所述丝绸的表面上和/或孔隙中原位生长出钴配合物，形成负载钴配合物的丝绸；

38、，式（ⅰ）中，r1为c1-3烷基，r2为h或c1-3烷基，n为1或2；

39、将所述负载钴配合物的丝绸在保护气氛下、在700-950℃下进行热处理，得到中间体；

40、然后对所述中间体进行酸刻蚀，得到所述柔性透明碳纤维网。

41、进一步地，所述酸刻蚀采用盐酸进行。在本专利技术的一些实施方式中，所述盐酸的摩尔浓度可以为0.5-3mol/l，例如可以为0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l、1mol/l、1.1mol/l、1.2mol/l、1.3mol/l、1.4mol/l、1.5mol/l、1.6mol/l、1.7mol/l、1.8mol/l、1.9mol/l、2.0mol/l、2.1mol/l、2.2mol/l、本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的电极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

3.根据权利要求2所述的电极材料的制备方法，其特征在于，所述硝酸钴溶液、所述式（Ⅰ）所示化合物溶液分别采用水作溶剂；和/或，所述硝酸钴溶液的摩尔浓度为0.5-1.5mol/L，所述式（Ⅰ）所示化合物溶液的摩尔浓度为1.5-3.0mol/L。

4.根据权利要求2所述的电极材料的制备方法，其特征在于，使所述丝绸先浸泡在所述硝酸钴溶液中X1min，然后浸泡在所述式（Ⅰ）所示化合物溶液中X2min，X1∶X2=1.5-3∶1，X1为15-25，X2为5-15。

5.根据权利要求1所述的电极材料的制备方法，其特征在于，R1选自甲基、乙基或丙基，n为0。

6.根据权利要求1所述的电极材料的制备方法，其特征在于，控制所述硝酸钴的添加量为在每平方厘米的所述丝绸上负载0.015-0.05mmol，所述式（Ⅰ）所示化合物的添加量为在每平方厘米的所述丝绸上负载0.03-0.1mmol；和/或，所述丝绸的材质

7.根据权利要求1所述的电极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在进行所述热处理前，先清洗所述负载钴配合物的丝绸，并干燥处理；和/或，所述热处理在750-850℃下进行，处理时间为1-6h。

8.根据权利要求1所述的电极材料的制备方法，其特征在于，所述掺氮的多孔碳为由多根碳纤维交织而成的碳纤维网状结构；和/或，所述电极材料呈透明状态。

9.一种权利要求1-8中任一项权利要求所述的电极材料的制备方法制成的电极材料。

10.一种电极，其特征在于，所述电极包含权利要求9所述的电极材料。

11.一种电池，包括正极、负极，其特征在于，所述正极和所述负极中的任一者为权利要求10所述的电极。

12.一种柔性透明碳纤维网的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

13.一种权利要求12所述的柔性透明碳纤维网的制备方法制成的柔性透明碳纤维网。

14.一种电容器，其包括正极、负极，以及存在于所述正极、所述负极之间的电解质，其特征在于，所述正极和所述负极中的任一者包括权利要求13所述的柔性透明碳纤维网。

15.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备具有权利要求11所述的电池或权利要求14所述的电容器。

...

【技术特征摘要】

1.一种电极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的电极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

3.根据权利要求2所述的电极材料的制备方法，其特征在于，所述硝酸钴溶液、所述式（ⅰ）所示化合物溶液分别采用水作溶剂；和/或，所述硝酸钴溶液的摩尔浓度为0.5-1.5mol/l，所述式（ⅰ）所示化合物溶液的摩尔浓度为1.5-3.0mol/l。

4.根据权利要求2所述的电极材料的制备方法，其特征在于，使所述丝绸先浸泡在所述硝酸钴溶液中x1min，然后浸泡在所述式（ⅰ）所示化合物溶液中x2min，x1∶x2=1.5-3∶1，x1为15-25，x2为5-15。

5.根据权利要求1所述的电极材料的制备方法，其特征在于，r1选自甲基、乙基或丙基，n为0。

6.根据权利要求1所述的电极材料的制备方法，其特征在于，控制所述硝酸钴的添加量为在每平方厘米的所述丝绸上负载0.015-0.05mmol，所述式（ⅰ）所示化合物的添加量为在每平方厘米的所述丝绸上负载0.03-0.1mmol；和/或，所述丝绸的材质为桑蚕丝。

7.根据权利要求1所述的电极材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛忠凯，钱敏，刘峰，沈雪良，张庆，汪丽琴，
申请(专利权)人：江苏中鲈科技发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

网址：电极材料及其制备方法、电极、电池、柔性透明碳纤维网及其制备方法、电容器、电子设备技术 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/564633

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