[发明专利]一种柔性CuNi-P@石墨烯锂离子电池薄膜的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种柔性CuNi‑P@石墨烯锂离子电池薄膜的制备方法，所述制备方法包括制备CHNs@氧化石墨烯膜、制备HKUST‑1@氧化石墨烯膜、制备CuNi‑LDH@氧化石墨烯膜、制得柔性CuNi‑P@石墨烯锂离子电池薄膜。本发明通过真空抽滤法、水热法和高温煅烧结合合成了柔性石墨烯基薄膜，引入MOF前驱体形成柔性CuNi‑P@石墨烯锂离子电池薄膜电极，MOF衍生的多孔CuNi‑P与石墨烯结合能有效促进Li离子迁移效率，降低负极材料膨胀系数，促进电化学性能提升。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种柔性CuNi-P@石墨烯锂离子电池薄膜的制备方法和应用。

背景技术

由于化石燃料的大规模使用给环境带来了严重的污染，开发清洁、无污染、可持续的能源已成为科学研究的热点之一。锂离子电池因其工作温度范围宽、循环寿命长、安全性能好、无记忆效应等优点，在人们的日常生活中得到了广泛应用。对于电池来说，电极材料在性能中起着至关重要的作用。然而，传统的商用石墨负极由于其理论容量低而无法满足人们的要求。因此，迫切需要开发具有高容量和高倍率性能的锂离子电池电极材料。

随着金属有机框架（MOF）作为电极材料的蓬勃发展，具有特殊结构的MOFs及其衍生物为储能器件电极材料的研发开辟了一个新的领域。MOF材料一般为3D多孔结构，是理想的前驱体。经过系列处理过程后形成的各类衍生物具有较高的孔隙率、较大的比表面积、结构和功能的多样性、开放的锂离子传输通道等特点广泛应用于锂离子电池中。但是目前所得的MOF衍生化合物在应用于锂电池时，存在导电性差，充放电过程中体积变化明显等缺陷，难以实现优良的倍率性能和循环性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种柔性CuNi-P@石墨烯锂离子电池薄膜的制备方法及其应用，实现以下发明目的：制备的柔性CuNi-P@石墨烯锂离子电池薄膜应用于锂电池后，倍率性能和循环性能较好。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种柔性CuNi-P@石墨烯锂离子电池薄膜的制备方法，所述制备方法包括制备CHNs@氧化石墨烯膜、制备HKUST-1@氧化石墨烯膜、制备CuNi-LDH@氧化石墨烯膜、制得柔性CuNi-P@石墨烯锂离子电池薄膜。

所述制备CHNs@氧化石墨烯膜的方法为将硝酸铜溶液和乙醇胺溶液混合均匀，室温下老化23-25h后，得到溶液A；将氧化石墨烯浆料稀释至0.8-1.2 mg/mL，得到溶液B，将溶液A与溶液B按照体积比1:0.9-1.1混合，搅拌0.8-1.2h后，经真空抽滤、干燥得到CHNs@氧化石墨烯膜。

所述硝酸铜溶液的浓度为1.8-2.2 mM，所述乙醇胺溶液的浓度为0.6-0.8 mM；所述硝酸铜溶液与乙醇胺溶液的体积比为1:0.9-1.1。

所述制备CHNs@氧化石墨烯膜步骤中的干燥温度为58-62℃，时间为11-13h。

所述制备HKUST-1@氧化石墨烯膜的方法为将CHNs@氧化石墨烯膜在室温下完全浸泡于浓度为9-11mM的均三苯甲酸溶液中12-24h，经洗涤、干燥获得HKUST-1@氧化石墨烯膜。

所述制备HKUST-1@氧化石墨烯膜步骤中的干燥温度为58-62℃，时间为23-25h。

所述制备CuNi-LDH@氧化石墨烯膜的方法为将HKUST-1@氧化石墨烯膜完全浸泡在硝酸镍溶液中，在60-80℃下反应1-2h，经洗涤、干燥后获得CuNi-LDH@氧化石墨烯膜。

所述制备CuNi-LDH@氧化石墨烯膜步骤中的干燥温度为58-62℃，时间为23-25h。

所述硝酸镍溶液的溶剂为去离子水和无水乙醇，其中硝酸镍与去离子水、无水乙醇的质量比例为0.05-0.1:20:7.8-8。