[发明专利]一种钠离子电容器MXene电极材料的预钠化方法

说明书

本发明涉及一种用于钠离子电容器MXene电极材料的预钠化方法，主要制备步骤包括：在惰性气氛保护下，将多层MXene粉末，导电添加剂和粘结剂按质量比8:1:1均匀混合，加入N‑甲基吡咯烷酮溶液制成浆料；将金属钠块加热熔解成金属钠熔液；将电极浆料和金属钠熔液使用喷枪依次交替喷涂于铜箔上，干燥后将铜箔剥离，压实，裁片，组装扣式电容器后得到用于钠离子电容器的预钠化MXene电极材料。

技术领域

本发明涉及一种钠离子电容器MXene电极材料的预钠化技术。

背景技术

钠离子电容器是一种由电池型电极和电容型电极组合而成的新型混合型电容器，具有二次电池高能量密度和传统电容器高功率密度以及优异循环稳定性等优点。MXene由于独特的二维层状结构，可以为电解质离子提供快速迁移的通道，成为极具发展前景的钠离子电容器电池型电极材料。然而，目前钠离子电容器中电池型电极预嵌钠主要有提升钠离子有机电解液浓度和电化学预嵌钠等方法，存在预钠化程度不够、电极材料预嵌钠数量可控性较差、预钠化步骤繁琐和钠离子电容器器件钠源消耗过快等问题，成为限制钠离子电容器发展的瓶颈性因素。因此，本发明提出使用喷涂预嵌钠的方法来解决这一难题。本发明专利直接喷涂金属钠熔融液作为钠源添加到钠离子电容器当中，通过MXene与金属钠自接触嵌钠的方式来提供足够的钠离子进行预钠化过程。相较于传统的预钠化方式，该方法有效避免了传统预钠化过程中预嵌钠数量可控性差和器件反复拆装的问题，具有良好的可控性和易操作性，不但能够直接充足提供预嵌入MXene电极的钠离子数量，而且能够精确控制交替插层分布的层数和厚度，同时也降低了钠离子电容器的使用成本，是对目前已有预钠化技术的重要革新和补充。

发明内容

本发明的目的是提供一种钠离子电容器MXene电极材料的预钠化方法。

本发明是一种用于钠离子电容器MXene电极材料的预钠化方法，其步骤为：在惰性气氛保护下，将多层MXene粉末，导电添加剂和粘结剂按质量比8:1:1均匀混合，加入N-甲基吡咯烷酮溶液制成电极浆料；将金属钠块加热熔解成金属钠熔融液；将电极浆料和金属钠熔融液使用喷枪依次交替喷涂于铜箔上，干燥后将铜箔剥离，压实，裁片，组装扣式电容器后得到一种用于钠离子电容器预钠化MXene电极材料，其具体操作步骤：

(1)在惰性气氛操作箱内，将80mg MXene粉末，10mg导电添加剂和10mg粘结剂混合，加入N-甲基吡咯烷酮溶液制成电极浆料；

(2)将1g金属钠块在100℃加热成金属钠融熔液；

(3)使用德国schutze KA-2自动喷枪将步骤(1)和步骤(2)所得电极浆料和金属钠熔融液依次交替喷涂于铜箔上，喷枪压力为0.8-1.5Bar，喷嘴大小为0.2和0.3mm。80℃干燥24h，将铜箔剥离，压实，裁片即可得到一种用于钠离子电容器MXene电极材料；

(4)以活性炭和步骤(3)所得MXene电极片分别作为钠离子电容器的正负极，组装扣式钠离子电容器，以自接触预嵌钠的方式静置24h后得到预嵌钠完成的钠离子电容器。

具体实施方法

实施例1：

(1)在惰性气氛操作箱内，将80mg MXene粉末，10mg导电添加剂和10mg粘结剂混合，加入N-甲基吡咯烷酮溶液制成电极浆料；

(2)将1g金属钠块在100℃加热成金属钠熔融液；

(3)使用德国schutze KA-2自动喷枪，喷嘴口径为0.2mm，调节雾化压力为0.8bar，将用喷枪将步骤(1)和步骤(2)所得电极浆料和金属钠熔融液依次喷涂于铜箔上，80℃干燥24h，将铜箔剥离，压实，裁片即可得到一种用于钠离子电容器预钠化MXene电极材料；

(4)以活性炭和步骤(3)所得MXene电极片分别作为钠离子电容器的正负极，组装扣式钠离子电容器，以自接触预嵌钠的方式静置24h后得到预嵌钠完成的钠离子电容器。