[发明专利]为智能服装供电的二氧化锰纳米片包覆碳纤维的制备方法

说明书

本发明提供了一种二氧化锰纳米片包覆碳纤维的制备方法及制得的二氧化锰纳米片包覆碳纤维，该制备方法首先制备喷涂溶液和静电纺丝溶液，然后在进行静电纺丝制备纤维的同时对其表面进行喷涂制备二氧化锰薄膜，最后经热处理制得二氧化锰纳米片包覆碳纤维。本发明所述制备方法流程简单、可控性强，适宜大规模产业化生产，同时本发明制得的二氧化锰纳米片在碳纤维表面包覆均匀，有效提高了碳纤维的充放电容量，由于高温炭化后碳纤维表面形成多孔结构，从而提高了其循环稳定性，通过两方面的协同作用，使本发明制得的材料具有良好的电化学性能。

技术领域

本发明涉及二氧化锰纳米片包覆碳纤维薄膜的制备方法，具体涉及一种高效低成本的锂离子电池自支撑电极二氧化锰纳米片包覆碳纤维薄膜的制备方法。

背景技术

目前研究的电池中，大多数电池的电极制备采取的是传统的浆料涂覆集流体的方式，集流体多采用刚性而且笨重的铝箔和铜箔，搅拌浆料加入的粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)会对粘结剂电极的循环性能和储能密度产生影响。自支撑电极则成为目前电池研究中关注的热点。

自支撑电极抛弃了传统的集流体和粘结剂，且质轻具有一定的柔韧性。基于自支撑电极的特点，其作为电池的电极材料具有传统电极材料不可替代的优势，是具有发展潜力的一种电极形式。

但自支撑电极仍存在比容量低、力学性能和导电性较差、制备成本高等缺点，因此，目前制备比容量高，力学性能优异且导电性好的自支撑电极是其商业化应用面临的难题之一。

发明内容

基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，结果发现：采用静电纺丝法制备碳纤维，同时采用水作为溶剂、高锰酸钾和还原剂作为反应原料在常温下进行反应制得喷涂溶液，然后在静电纺丝的同时用喷涂溶液喷涂到纤维表面，最后经热处理制得二氧化锰纳米片包覆碳纤维。本发明所述的制备方法简单、成本较低、可控性强，且制得的二氧化锰纳米片在碳纤维表面包覆均匀，提高了碳纤维的电容量，同时经碳化后纤维表面形成多孔结构，有利于电解液存储和离子迁移，使碳纤维的循环稳定性提高。

本发明提供了一种二氧化锰纳米片包覆碳纤维的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备喷涂溶液；

步骤2、制备静电纺丝溶液；

步骤3、进行静电纺丝和喷涂。

本发明的第二方面在于提供一种根据本发明第一方面所述制备方法制得的二氧化锰纳米片包覆碳纤维。

本发明提供的二氧化锰纳米片包覆碳纤维的制备方法及由此制备的二氧化锰纳米片包覆碳纤维具有以下优势：

(1)本发明所述的二氧化锰纳米片包覆碳纤维的制备方法具有制备方法简单，成本低，有利于大规模产业化生产；

(2)本发明所述的二氧化锰纳米片包覆碳纤维的制备方法利制得的二氧化锰纳米片包覆碳纤维，二氧化锰纳米片在碳纤维表面包覆均匀，碳纤维的电容量提高；

(3)本发明所述的二氧化锰纳米片包覆碳纤维作为电极具有良好的循环稳定性。

附图说明

图1示出本发明实施例1制备的二氧化锰纳米片的透射电子显微镜照片；

图2示出本发明实施例2制备的二氧化锰包覆碳纤维薄膜的扫描电子显微镜照片；

图3示出本发明实施例3制备的二氧化锰包覆碳纤维薄膜的扫描电子显微镜照片；

图4示出对比例1制得未进行二氧化锰包覆碳纤维的扫描电子显微镜照片；

图5示出本发明实例2制得二氧化锰包覆的碳纤维薄膜碳化后高分辨照片；

图6示出本发明实施例3制备的二氧化锰包覆碳纤维薄膜组装得到的纽扣电池的倍率性能曲线；