[发明专利]一种CNT阵列构筑的弹性电极及其制备和应用

说明书

本发明提供一种CNT阵列构筑的弹性电极及其制备和应用。该电极具有贯通的三维多孔结构，能够保证电解液的充分浸润，有利于钠离子的快速传输；CNT阵列与炭黑构筑的网络能够保证电子在电极中的传输，使该电极具有较高的电导率；连续的弹性体与弹性基底相连，使得该电极具有极优异的弹性；电极中的多孔弹性基底不仅能提高弹性，而且在电池中还能充当隔膜的作用，增加了电池的机械稳定性，提高了电池的能量密度。

技术领域

本发明属于弹性电池电极领域，具体涉及一种CNT阵列构筑的弹性电极及其制备方法与应用。

背景技术

弹性的电子设备因其在可穿戴设备、植入式医疗器械、电子皮肤等设备中的潜在应用越来越受到人们的关注。为了满足可靠性弹性电子设备的要求，发展可变形的能量储存装置至关重要。目前，已有一些研究成功制备出了可变形的电源设备，比如弹性锂离子电池、弹性钠离子电池、弹性超级电容器、弹性银-锌电池等。在电池中，电极是决定弹性电池可靠性和能量密度的关键，因此弹性电池的研究主要集中在弹性电极设计的研究中。

目前，相比于普通的电池设备，弹性电池对结构和材料设计有更高的要求。通常，实现电极的弹性主要有两种方式：一种是通过设计新型结构使刚性组分具有可伸缩能力，从而制备出弹性电极，另一种是采用本身具有弹性的弹性体充当基底或者粘结剂的作用去制备弹性电极。但目前的弹性电极电化学性能和弹性较差，仍需进一步提升。

发明内容

本发明制备一种CNT阵列构筑的弹性电极。

采用的具体技术方案如下：一种CNT阵列构筑的弹性电极，所述弹性电极通过以下步骤制备：

1)将弹性高分子A加入到溶剂A中，在温度为20～100℃下充分搅拌0.5～48h制成溶液A；

2)将步骤(1)制备的溶液A倾倒在铝箔或直接倾倒在平板上，挥发溶剂0～60分钟，然后将其整体浸渍入弹性高分子的不良溶剂中1～300分钟，在0～60℃温度下制备成多孔膜；

3)将步骤(2)制备的多孔膜在0～200℃下干燥1～24h，制得弹性基底；

4)将弹性高分子B加入到溶剂B中，在温度为20～100℃下充分搅拌0.5～48h制成溶液B；然后将电极材料和炭黑加入到溶液B中，混合分散均匀得溶液C；

5)将CNT阵列加入到步骤(4)中的溶液C，超声0～60分钟，然后将浸渍了溶液C的CNT阵列放置到步骤(3)的弹性基底上，然后将其整体浸渍入弹性高分子的不良溶剂中1～300分钟，在0～100℃下干燥1～24h，制得CNT阵列构筑的弹性电极。

基于以上技术方案，优选的，步骤1)和步骤4)中所述弹性高分子为丁苯橡胶、聚异戊二烯、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物、乙丙橡胶、丁晴橡胶、顺丁橡胶中的一种或二种以上。

基于以上技术方案，优选的，步骤1)和步骤4)中所述弹性高分子的溶剂为环己烷、甲苯、苯、醋酸乙酯、二氯乙烷、四氢呋喃中的一种或二种以上；其中弹性高分子在溶液中的浓度为2～70wt％,优选5～20wt％。

基于以上技术方案，优选的，步骤2)和步骤5)中所述弹性高分子的不良溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、水、DMF中的一种或二种以上。