[发明专利]一种三维层级结构柔性电极的制备方法

说明书

本发明属于电极制备技术领域，涉及一种三维层级结构柔性电极的制备方法将静电纺丝、真空抽滤和后退火三种工艺相结合，先制备出包裹有Sn量子点的N和S原子共掺杂的碳纳米纤维Sn/NS‑CNFs，再结合真空抽滤将rGO包覆在Sn/NS‑CNFs表面形成Sn/NS‑CNFs@rGO，Sn²⁺在经过高温碳热还原后形成了Sn量子点，可以缩短电化学反应过程中钠离子和电子的传输路径，增大与电解液的接触面积，提高活性材料的利用率；N和S原子的掺杂可以提高碳材料的导电性，制造更多可吸附钠离子的缺陷和活性位，rGO不仅提高了材料中电荷传输的能力，还保证了三维Sn/NS‑CNFs@rGO柔性电极的结构稳定性，制备的Sn/NS‑CNFs@rGO具有十分优异的储钠性能。

技术领域：

本发明属于电极制备技术领域，涉及一种三维层级结构柔性电极的制备方法，特别是一种三维层级结构Sn/NS-CNFs@rGO柔性电极的制备方法。

背景技术：

可充电的钠离子电池(SIBs)已经在大规模能量存储器件和智能电网等领域吸引越来越多的关注，正是得益于其可观的能量密度、资源丰富且易得、成本低廉等优点^1,2。然而，钠离子有相较于锂离子更大的直径使得钠离子的电化学反应过程较为缓慢，并且反应过程中会导致电极材料发生更严重的体积膨胀，造成钠离子电池的倍率性能和循环性能较差，如文献“Zhenguo,Y.；Jianlu,Z.；Kintner-Meyer,M.C.W.；Xiaochuan,L.；Daiwon,C.；Lemmon,J.P.；Jun,L.,Electrochemical energy storage forgreen grid.Chemical Reviews 2011,111,3577-3613”以及“Wang,T.；Su,D.；Shanmukaraj,D.；Rojo,T.；Armand,M.；Wang,G.,Electrode Materials for Sodium-IonBatteries:Considerations on Crystal Structures and Sodium StorageMechanisms.Electrochemical Energy Reviews 2018,1,200-237”。因此，发展出具有高理论储钠容量、倍率性能和循环稳定性优异的电极材料是实现高性能钠离子电池实际应用的关键，如“Ma,D.；Li,Y.；Mi,H.；Luo,S.；Zhang,P.；Lin,Z.；Li,J.；Zhang,H.,Robust SnO2-xNanoparticle-Impregnated Carbon Nanofibers with Outstanding ElectrochemicalPerformance for Advanced Sodium-ion Batteries.Angewandte Chemie 2018,130”以及“Xiong,W.；Wang,Z.；Zhang,J.；Shang,C.；Yang,M.；He,L.；Lu,Z.,Hierarchical ball-in-ball structured nitrogen-doped carbon microspheres as high performance anodefor sodium-ion batteries.Energy Storage Materials.”。