[go: up one dir, main page]

CN106602012B - 一种柔性薄膜电极及其制备方法和应用 - Google Patents

一种柔性薄膜电极及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106602012B
CN106602012B CN201611148133.9A CN201611148133A CN106602012B CN 106602012 B CN106602012 B CN 106602012B CN 201611148133 A CN201611148133 A CN 201611148133A CN 106602012 B CN106602012 B CN 106602012B
Authority
CN
China
Prior art keywords
thin film
film electrode
flexible thin
electroactive material
carbon nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201611148133.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106602012A (zh
Inventor
高濂
施敏杰
宋雪峰
张鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiao Tong University
Original Assignee
Shanghai Jiao Tong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiao Tong University filed Critical Shanghai Jiao Tong University
Priority to CN201611148133.9A priority Critical patent/CN106602012B/zh
Publication of CN106602012A publication Critical patent/CN106602012A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106602012B publication Critical patent/CN106602012B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/46—Metal oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供一种柔性薄膜电极，包括超薄多孔氮化碳纳米片和碳纳米管；超薄多孔氮化碳纳米片上负载有氧化锰，作为电活性材料；超薄多孔氮化碳纳米片使得柔性薄膜电极具有多孔道结构；碳纳米管既作为导电支撑，又作为机械支撑，使得柔性薄膜电极具有三维导电网络结构。本发明还提供该柔性薄膜电极的制备方法以及应用。本发明的方法操作简单、成本低廉。本发明方法制备的薄膜具有三维导电网络和多孔道结构，且具有良好的柔韧性和优异的电化学性能，可广泛用于高效率的储能器件中。

Description

一种柔性薄膜电极及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种电极及其制备方法和应用，尤其是涉及一种柔性薄膜电极及其制备方法和应用。
背景技术
随着人们对便携式和穿戴式电子设备需求的日益增长，开发柔性储能设备已成为新能源领域中的研究热点。其中，电极材料作为储能器件中最重要的组成部分，成为了科研工作者的研究重点。对于高性能柔性储能器件而言，具有优越柔性和导电性的薄膜电极的开发受到了广泛的关注。
目前，柔性薄膜电极的制备方法主要集中在涂覆法、原位生长法和真空过滤法。涂覆法和原位生长法由于集流体在电极中占据了较大的体积和质量，从而显著地降低了整体电极的能量密度和功率密度。而真空过滤法由于其所制备的薄膜是一个独立可支撑的薄膜，集流体被包含在电极内部，从而大大降低了集流体在电极中所占的体积，这样可以充分利用电极的活性材料，因此显著地提高了整体电极的能量密度和功率密度。
石墨相氮化碳是一种由三氮杂苯单元构成的二维结构，具有大量的含氮基团及丰富的介孔结构，同时拥有良好的力学强度和化学稳定性、安全无毒。由于具有大量连续介孔孔洞和异质原子，石墨相氮化碳作为电极材料在加快电解液离子扩散和改善液/固界面的润湿性方面表现得更为优越。此外，氮化碳制备方法简单、成本低廉、利于大规模工业化生产。因此，氮化碳作为电极材料已经引起越来越多的关注。
最近的研究发现，将氮化碳与适当比例的高导电性碳纳米材料复合可大幅度增强氮化碳基复合材料的导电性能，而且易于形成具有三维导电网络和多孔道的结构，有利于电化学反应。其中，作为一种一维的碳纳米材料，碳纳米管具有优越的导电性和力学性能，已经在柔性储能领域得到了广泛的认可。然而，目前以超薄氮化碳纳米片与碳纳米管为基质构筑的薄膜电极材料的研究还未见报道。
发明内容
为了得到柔性和导电性优良的电极，本发明提供一种柔性薄膜电极，包括超薄多孔氮化碳纳米片和碳纳米管；所述超薄多孔氮化碳纳米片上负载有氧化锰，作为电活性材料；所述超薄多孔氮化碳纳米片使得所述柔性薄膜电极具有多孔道结构；所述碳纳米管既作为导电支撑，又作为机械支撑，使得所述柔性薄膜电极具有三维导电网络结构。
本发明还提供一种如上所述的柔性薄膜电极的制备方法。该方法采用真空过滤法制备所述柔性薄膜电极。
进一步地，具体包括以下步骤：
步骤一、将氧化锰与氮化碳进行复合，形成电活性材料，将电活性材料分散于水中形成电活性材料分散液；
步骤二、将碳纳米管进行改性处理，得到均匀的碳纳米管水溶液；
步骤三、将步骤一得到的电活性材料分散液与步骤二得到的碳纳米管水溶液混匀，经真空过滤后，滤纸上得到柔性薄膜电极；
其中，步骤一和步骤二不存在先后顺序。
进一步地，步骤一中的氧化锰来自高锰酸钾溶液和锰酸钾溶液。
进一步地，步骤一中的电活性材料分散液的浓度为0.1～1mg/mL。
进一步地，步骤二中的碳纳米管水溶液的浓度为0.1～1mg/mL。
进一步地，步骤三中的混合溶液中电活性材料分散液与碳纳米管水溶液质量比为15:1～3:20。
进一步地，步骤三中的滤纸为混合纤维素酯过滤膜，孔径为0.22um，过滤所采用的装置为真空抽滤装置。
进一步地，步骤三还包括对柔性薄膜电极进行干燥，使柔性薄膜电极从滤纸上剥离。
进一步地，步骤三中的干燥的温度为40～60℃。
本发明提供一种如上所述的制备方法制备得到的柔性薄膜电极。
本发明还涉及如上所述的柔性薄膜电极在电池、超级电容材料和/或绿色环保汽车方面的应用。
本发明的柔性薄膜电极的制备方法具有操作简单、成本低廉的特点，其有益的效果为：
(1)采用真空过滤法，工艺简单，且所制得的柔性薄膜电极比涂覆法和原位法生长更加均匀。
(2)所制得的柔性薄膜电极，不仅具有高的电活性材料加载量，同时具有优异的机械柔韧性。
(3)所制得的柔性薄膜电极拥有三维导电网络和多孔道的结构，这种结构可以加快电解液离子的扩散，有效地促进电化学反应，对其电化学性能的提升起到关键性的作用。其中，多孔道结构来自氮化碳。氮化碳具有多孔的结构，以氮化碳作为骨架，使得制备的柔性薄膜电极具有多孔道的结构，这是现有技术中没有的。
本发明所制备的柔性薄膜电极可广泛用于电池、超级电容材料及绿色环保汽车等领域。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的柔性薄膜电极的数码照片。
图2是本发明实施例1制备的柔性薄膜电极的另一张数码照片。
图3是本发明实施例1制备的柔性薄膜电极的扫描电镜图像。
图4是本发明实施例1制备的柔性薄膜电极的透射电镜图像。
图5是本发明实施例1制备的柔性薄膜电极的比表面积及孔径分布曲线图。
图6是本发明实施例1制备的柔性薄膜电极组装的超级电容器的组装示意图。
图7是本发明实施例1制备的柔性薄膜电极组装的超级电容器的循环伏安曲线图。
图8是本发明实施例1制备的柔性薄膜电极组装的超级电容器在不同电流密度下的充放电曲线图。
图9是本发明实施例1制备的柔性薄膜电极组装的超级电容器在不同电流密度下的能量密度和功率密度三维图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明保护范围不限于下述实施例。
实施例1
将浓度为0.02M的高锰酸钾溶液和0.03M的锰酸钾溶液，分别加入到50mL浓度为0.25mg/mL氮化碳的水相分散液中，常温搅拌反应时间为30分钟，离心洗涤得到氮化碳和氧化锰复合的电活性材料。将氮化碳和氧化锰的复合物均匀分散于水中形成浓度为0.1mg/mL的电活性材料分散液。
将1g碳纳米管预先进行500℃高温纯化处理1小时，然后加入23mL浓硫酸常温搅拌20小时，随后加入350mg的硝酸钠和1g的高锰酸钾，在40℃搅拌2小时后加入10mL 30％的双氧水，离心洗涤得到氧化改性的碳纳米管，将其分散在水中，得到碳纳米管水溶液。
取浓度为1mg/mL碳纳米管水溶液，将电活性材料分散液与碳纳米管水溶液质量比为15:1混合，经超声和磁力搅拌使其形成均匀混合溶液，利用纤维素酯过滤膜对该混合溶液真空过滤后，滤纸上得到柔性薄膜电极，在50℃下进行干燥，使柔性薄膜电极从滤纸上剥离。
制取得到的柔性薄膜电极的大小和形状可以根据需要进行调整，本实施例所得柔性薄膜电极如图1和2所示。由图2可以看出，本实施例得到柔性薄膜电极具有非常优越的的柔韧性。这是因为其上形成的三维网络结构使之柔韧性增强。图3示出了碳纳米管作为导电支架，使得柔性薄膜电极具有三维导电网络结构。
由图4的透射电镜图可以看出，本实施例得到柔性薄膜电极中有许多多尺度的孔道结构。这种结构有利于电解液离子的迁移，促进了电化学反应的发生。本实施例中的柔性薄膜电极具有丰富的比表面积(220m2/g)。由图5可以看出本实施例中的柔性薄膜电极的介孔结构的孔径主要在5-30nm。这些特征有利于电解液离子的润湿，并且可以大大促进电解液离子在电极材料中的扩散，从而可以保证薄膜电极的电化学性能。图5中的P表示吸附质分压；P0表示吸附剂饱和蒸汽压。
图6-9是本实施例得到的柔性薄膜电极组装的超级电容器的电化学性能的表征图。将该柔性薄膜电极在离子液体电解液中电化学行为进行测试，结果发现这种柔性薄膜电极拥有优越的电化学性能，其能量密度最大可以达到50.4Wh/kg，功率密度为15.6Kw/kg。
实施例2
将浓度为0.02M的高锰酸钾溶液和0.03M的锰酸钾溶液，分别加入到50mL浓度为0.25mg/mL氮化碳的水相分散液中，常温搅拌反应时间为30分钟，离心洗涤得到氮化碳和氧化锰复合的电活性材料。将氮化碳和氧化锰的复合物均匀分散于水中形成浓度为1mg/mL的电活性材料分散液。
将1g碳纳米管预先进行500℃高温纯化处理1小时，然后加入23mL浓硫酸常温搅拌20小时，随后加入350mg的硝酸钠和1g的高锰酸钾，在40℃搅拌2小时后加入10mL 30％的双氧水，离心洗涤得到氧化改性的碳纳米管，将其分散在水中。
取浓度为1mg/mL碳纳米管水溶液，将电活性材料分散液与碳纳米管水溶液质量比为3:2混合，经超声和磁力搅拌使其形成均匀混合溶液，利用纤维素酯过滤膜对该混合溶液真空过滤后，滤纸上得到柔性薄膜电极，在50℃下进行干燥，使柔性薄膜电极从滤纸上剥离。
实施例3
将浓度为0.02M的高锰酸钾溶液和0.03M的锰酸钾溶液，分别加入到50mL浓度为0.25mg/mL氮化碳的水相分散液中，常温搅拌反应时间为30分钟，离心洗涤得到氮化碳和氧化锰复合的电活性材料。将氮化碳和氧化锰的复合物均匀分散于水中形成浓度为0.1mg/mL的电活性材料分散液。
将1g碳纳米管预先进行500℃高温纯化处理1小时，然后加入23mL浓硫酸常温搅拌20小时，随后加入350mg的硝酸钠和1g的高锰酸钾，在40℃搅拌2小时后加入10mL 30％的双氧水，离心洗涤得到氧化改性的碳纳米管，将其分散在水中。
取浓度为0.1mg/mL碳纳米管水溶液，将电活性材料分散液与碳纳米管水溶液质量比为3:2混合，经超声和磁力搅拌使其形成均匀混合溶液，利用纤维素酯过滤膜对该混合溶液真空过滤后，滤纸上得到柔性薄膜电极，在50℃下进行干燥，使柔性薄膜电极从滤纸上剥离。
实施例4
将浓度为0.02M的高锰酸钾溶液和0.03M的锰酸钾溶液，分别加入到50mL浓度为0.25mg/mL氮化碳的水相分散液中，常温搅拌反应时间为30分钟，离心洗涤得到氮化碳和氧化锰复合的电活性材料。将氮化碳和氧化锰的复合物均匀分散于水中形成浓度为1mg/mL的电活性材料分散液。
将1g碳纳米管预先进行500℃高温纯化处理1小时，然后加入23mL浓硫酸常温搅拌20小时，随后加入350mg的硝酸钠和1g的高锰酸钾，在40℃搅拌2小时后加入10mL 30％的双氧水，离心洗涤得到氧化改性的碳纳米管，将其分散在水中。
取浓度为0.1mg/mL碳纳米管水溶液，将电活性材料分散液与碳纳米管水溶液质量比为3:20混合，经超声和磁力搅拌使其形成均匀混合溶液，利用纤维素酯过滤膜对该混合溶液真空过滤后，滤纸上得到柔性薄膜电极，在50℃下进行干燥，使柔性薄膜电极从滤纸上剥离。
实施例5
将浓度为0.02M的高锰酸钾溶液和0.03M的锰酸钾溶液，分别加入到50mL浓度为0.25mg/mL氮化碳的水相分散液中，常温搅拌反应时间为30分钟，离心洗涤得到氮化碳和氧化锰复合的电活性材料。将氮化碳和氧化锰的复合物均匀分散于水中形成浓度为0.2mg/mL的电活性材料分散液。
将1g碳纳米管预先进行500℃高温纯化处理1小时，然后加入23mL浓硫酸常温搅拌20小时，随后加入350mg的硝酸钠和1g的高锰酸钾，在40℃搅拌2小时后加入10mL 30％的双氧水，离心洗涤得到氧化改性的碳纳米管，将其分散在水中，得到碳纳米管水溶液。
取浓度为0.8mg/mL碳纳米管水溶液，将电活性材料分散液与碳纳米管水溶液质量比为15:1混合，经超声和磁力搅拌使其形成均匀混合溶液，利用纤维素酯过滤膜对该混合溶液真空过滤后，滤纸上得到柔性薄膜电极，在40℃下进行干燥，使柔性薄膜电极从滤纸上剥离。
实施例6
将浓度为0.02M的高锰酸钾溶液和0.03M的锰酸钾溶液，分别加入到50mL浓度为0.25mg/mL氮化碳的水相分散液中，常温搅拌反应时间为30分钟，离心洗涤得到氮化碳和氧化锰复合的电活性材料。将氮化碳和氧化锰的复合物均匀分散于水中形成浓度为0.5mg/mL的电活性材料分散液。
将1g碳纳米管预先进行500℃高温纯化处理1小时，然后加入23mL浓硫酸常温搅拌20小时，随后加入350mg的硝酸钠和1g的高锰酸钾，在40℃搅拌2小时后加入10mL 30％的双氧水，离心洗涤得到氧化改性的碳纳米管，将其分散在水中。
取浓度为0.5mg/mL碳纳米管水溶液，将电活性材料分散液与碳纳米管水溶液质量比为3:2混合，经超声和磁力搅拌使其形成均匀混合溶液，利用纤维素酯过滤膜对该混合溶液真空过滤后，滤纸上得到柔性薄膜电极，在45℃下进行干燥，使柔性薄膜电极从滤纸上剥离。
实施例7
将浓度为0.02M的高锰酸钾溶液和0.03M的锰酸钾溶液，分别加入到50mL浓度为0.25mg/mL氮化碳的水相分散液中，常温搅拌反应时间为30分钟，离心洗涤得到氮化碳和氧化锰复合的电活性材料。将氮化碳和氧化锰的复合物均匀分散于水中形成浓度为0.8mg/mL的电活性材料分散液。
将1g碳纳米管预先进行500℃高温纯化处理1小时，然后加入23mL浓硫酸常温搅拌20小时，随后加入350mg的硝酸钠和1g的高锰酸钾，在40℃搅拌2小时后加入10mL 30％的双氧水，离心洗涤得到氧化改性的碳纳米管，将其分散在水中。
取浓度为0.2mg/mL碳纳米管水溶液，将电活性材料分散液与碳纳米管水溶液质量比为3:2混合，经超声和磁力搅拌使其形成均匀混合溶液，利用纤维素酯过滤膜对该混合溶液真空过滤后，滤纸上得到柔性薄膜电极，在55℃下进行干燥，使柔性薄膜电极从滤纸上剥离。
实施例8
将浓度为0.02M的高锰酸钾溶液和0.03M的锰酸钾溶液，分别加入到50mL浓度为0.25mg/mL氮化碳的水相分散液中，常温搅拌反应时间为30分钟，离心洗涤得到氮化碳和氧化锰复合的电活性材料。将氮化碳和氧化锰的复合物均匀分散于水中形成浓度为1mg/mL的电活性材料分散液。
将1g碳纳米管预先进行500℃高温纯化处理1小时，然后加入23mL浓硫酸常温搅拌20小时，随后加入350mg的硝酸钠和1g的高锰酸钾，在40℃搅拌2小时后加入10mL 30％的双氧水，离心洗涤得到氧化改性的碳纳米管，将其分散在水中。
同时取浓度为0.1mg/mL碳纳米管水溶液，将电活性材料分散液与碳纳米管水溶液质量比为3:20混合，经超声和磁力搅拌使其形成均匀混合溶液，利用纤维素酯过滤膜对该混合溶液真空过滤后，滤纸上得到柔性薄膜电极，在60℃下进行干燥，使柔性薄膜电极从滤纸上剥离。
实施例2-8得到的柔性薄膜电极的性能与实施例1类似，这里不再赘述。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，仅为了说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种柔性薄膜电极，其特征在于，包括超薄多孔氮化碳纳米片和碳纳米管；所述超薄多孔氮化碳纳米片上负载有氧化锰，作为电活性材料；所述超薄多孔氮化碳纳米片使得所述柔性薄膜电极具有多孔道结构；将所述碳纳米管预先进行500℃高温纯化处理1小时，然后加入浓硫酸常温搅拌20小时，所述碳 纳米管既作为导电支撑，又作为机械支撑，使得所述柔性薄膜电极具有三维导电网络结构；所述柔性薄膜电极的比表面积为220m2/g。
2.如权利要求1所述的柔性薄膜电极的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、将氧化锰与氮化碳进行复合，形成电活性材料，将所述电活性材料分散于水中形成所述电活性材料分散液；
步骤二、将碳纳米管进行改性处理，得到均匀的所述碳纳米管水溶液；
步骤三、将所述步骤一得到的所述电活性材料分散液与所述步骤二得到的所述碳纳米管水溶液混匀，经真空过滤后，滤纸上得到所述柔性薄膜电极；
其中，所述步骤一和所述步骤二不存在先后顺序。
3.如权利要求2所述的柔性薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的氧化锰来自高锰酸钾溶液和锰酸钾溶液。
4.如权利要求2所述的柔性薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的电活性材料分散液的浓度为0.1～1 mg/mL；所述步骤二中的碳纳米管水溶液的浓度为0.1～1 mg/mL。
5.如权利要求2所述的柔性薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的电活性材料分散液与碳纳米管水溶液的质量比为15:1~3:20。
6.如权利要求2所述的柔性薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤三还包括对所述柔性薄膜电极进行干燥，使所述柔性薄膜电极从滤纸上剥离。
7.如权利要求6所述的柔性薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的干燥的温度为40~60℃。
8.一种如权利要求2所述的制备方法制备得到的柔性薄膜电极。
9.如权利要求1所述的电极或权利要求2的制备方法制备的所述电极在电池和/或超级电容材料方面的应用。
CN201611148133.9A 2016-12-13 2016-12-13 一种柔性薄膜电极及其制备方法和应用 Expired - Fee Related CN106602012B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611148133.9A CN106602012B (zh) 2016-12-13 2016-12-13 一种柔性薄膜电极及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611148133.9A CN106602012B (zh) 2016-12-13 2016-12-13 一种柔性薄膜电极及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106602012A CN106602012A (zh) 2017-04-26
CN106602012B true CN106602012B (zh) 2020-05-26

Family

ID=58801129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611148133.9A Expired - Fee Related CN106602012B (zh) 2016-12-13 2016-12-13 一种柔性薄膜电极及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106602012B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11171324B2 (en) 2016-03-15 2021-11-09 Honda Motor Co., Ltd. System and method of producing a composite product
US11081684B2 (en) 2017-05-24 2021-08-03 Honda Motor Co., Ltd. Production of carbon nanotube modified battery electrode powders via single step dispersion
US11201318B2 (en) 2017-09-15 2021-12-14 Honda Motor Co., Ltd. Method for battery tab attachment to a self-standing electrode
CN108333227B (zh) * 2018-01-12 2021-03-23 五邑大学 一种柔性气体传感器及其制备方法
CN109298049B (zh) * 2018-11-22 2020-06-26 青岛大学 一种检测对乙酰氨基酚的氧化铜/碳纳米管/氮化碳电化学传感器及其制备方法与应用
CN109603697B (zh) * 2018-12-24 2022-02-15 施柏山 一种纳米碳混杂气凝胶及其制备方法和应用
US11535517B2 (en) * 2019-01-24 2022-12-27 Honda Motor Co., Ltd. Method of making self-standing electrodes supported by carbon nanostructured filaments
US12142771B2 (en) 2019-01-30 2024-11-12 Honda Motor Co., Ltd. Flexible battery as an integration platform for wearable sensors and processing/transmitting devices
US11352258B2 (en) 2019-03-04 2022-06-07 Honda Motor Co., Ltd. Multifunctional conductive wire and method of making
CN111416097B (zh) * 2020-03-09 2022-10-18 西安理工大学 一种柔性电极的制备方法及其应用
CN111653741A (zh) * 2020-05-07 2020-09-11 广东格林赛福能源科技有限公司 一种柔性二氧化锰负极及其制备方法
CN112467103A (zh) * 2020-11-23 2021-03-09 复旦大学 一种三元正极材料的高载量自支撑厚电极的制备方法
CN113307332B (zh) * 2021-05-10 2022-12-16 北京工业大学 一种用于电Fenton技术的活性炭纤维改性阴极的制备方法及应用

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102930992A (zh) * 2012-11-12 2013-02-13 上海交通大学 一种掺氮石墨烯与二氧化锰复合电极材料的制备方法
CN103153843A (zh) * 2010-12-30 2013-06-12 海洋王照明科技股份有限公司 石墨烯衍生物-碳纳米管复合材料及其制备方法
CN102173406B (zh) * 2010-12-24 2013-09-25 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 碳纳米管或石墨烯超薄膜的制备方法
CN103407982A (zh) * 2013-07-16 2013-11-27 清华大学 一种氮掺杂的碳纳米管阵列和石墨烯的杂化物及其制备方法
CN103500661A (zh) * 2013-09-23 2014-01-08 同济大学 掺氮石墨烯量子点及氧化石墨烯修饰碳纳米管对电极薄膜材料的制备方法和应用
CN103943371A (zh) * 2014-04-14 2014-07-23 上海交通大学 掺氮石墨烯包覆羟基氧化锰纳米线复合材料及其制备方法
CN103972465A (zh) * 2014-05-20 2014-08-06 上海交通大学 一种柔性薄膜电极的制备方法
CN105000548A (zh) * 2014-04-22 2015-10-28 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种新型三维氮掺杂石墨烯复合材料体系的制备方法
CN105374568A (zh) * 2015-11-03 2016-03-02 渤海大学 石墨相c3n4/碳纳米管复合对电极的制备方法
CN105609736A (zh) * 2016-02-21 2016-05-25 钟玲珑 一种三维碳纳米管/氮掺杂石墨烯/硫电极片的制备方法
CN105948029A (zh) * 2016-05-09 2016-09-21 东华大学 一种石墨烯卷/碳纳米管复合气凝胶材料及其制备和应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102874777B (zh) * 2012-09-28 2014-07-23 中国石油天然气股份有限公司 一种高比表面介孔石墨相氮化碳材料的制备方法
CN102989497B (zh) * 2012-12-07 2014-09-17 同济大学 介孔状石墨型氮化碳/氮掺杂石墨烯复合材料及制备方法
CN102974283B (zh) * 2012-12-07 2014-09-17 同济大学 介孔状石墨型氮化碳/氮掺杂石墨烯溶胶纳米复合材料及其制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102173406B (zh) * 2010-12-24 2013-09-25 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 碳纳米管或石墨烯超薄膜的制备方法
CN103153843A (zh) * 2010-12-30 2013-06-12 海洋王照明科技股份有限公司 石墨烯衍生物-碳纳米管复合材料及其制备方法
CN102930992A (zh) * 2012-11-12 2013-02-13 上海交通大学 一种掺氮石墨烯与二氧化锰复合电极材料的制备方法
CN103407982A (zh) * 2013-07-16 2013-11-27 清华大学 一种氮掺杂的碳纳米管阵列和石墨烯的杂化物及其制备方法
CN103500661A (zh) * 2013-09-23 2014-01-08 同济大学 掺氮石墨烯量子点及氧化石墨烯修饰碳纳米管对电极薄膜材料的制备方法和应用
CN103943371A (zh) * 2014-04-14 2014-07-23 上海交通大学 掺氮石墨烯包覆羟基氧化锰纳米线复合材料及其制备方法
CN105000548A (zh) * 2014-04-22 2015-10-28 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种新型三维氮掺杂石墨烯复合材料体系的制备方法
CN103972465A (zh) * 2014-05-20 2014-08-06 上海交通大学 一种柔性薄膜电极的制备方法
CN105374568A (zh) * 2015-11-03 2016-03-02 渤海大学 石墨相c3n4/碳纳米管复合对电极的制备方法
CN105609736A (zh) * 2016-02-21 2016-05-25 钟玲珑 一种三维碳纳米管/氮掺杂石墨烯/硫电极片的制备方法
CN105948029A (zh) * 2016-05-09 2016-09-21 东华大学 一种石墨烯卷/碳纳米管复合气凝胶材料及其制备和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Graphitic C3N4@MWCNTs supported Mn3O4 as a novel electrocatalyst for the oxygen reduction reaction in zinc-air batteries;Guanghua Li et al.;《J.Solid State Electrochem》;20161031;第20卷(第10期);第2686页左栏第3-5段 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106602012A (zh) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106602012B (zh) 一种柔性薄膜电极及其制备方法和应用
CN111384381B (zh) 一种锂离子电池用硅@碳/MXene三元复合材料及其制备方法
CN112072126A (zh) 一种Mxene柔性自支撑锂空电池正极材料、Mxene柔性复合膜及其制备方法
CN103560248B (zh) 石墨烯基复合导电剂，其制备方法及其在锂离子电池中的应用
CN110459755B (zh) 一种硫/聚吡咯/石墨烯/碳纳米管复合薄膜、制备方法及其应用
Huang et al. Aligned Carbon‐Based Electrodes for Fast‐Charging Batteries: A Review
CN104064735A (zh) 钛酸锂-石墨烯-碳纳米管复合材料及其制备方法和应用
CN102568855A (zh) 碳材料负载二氧化锰纳米线阵列复合材料及其制备方法
CN108400297B (zh) 一种硅基锂离子电池负极材料及其制备方法
CN109767928B (zh) 氟掺杂碳包覆氧化硅纳米颗粒@碳纳米管复合材料的合成方法及其应用
CN106601990A (zh) 一种基于氮掺杂碳化细菌纤维素的电池正极、锂硫电池及其制备方法
CN111540868A (zh) 一种二维二氧化锰修饰聚丙烯隔膜的制备方法和应用
CN113066965A (zh) MXene-硅复合负极材料、含其的电池及其制备方法和应用
CN104022283A (zh) 应用石墨烯/聚苯胺改善磷酸铁锂电化学性能的方法
CN105869903B (zh) 一种石墨烯制备方法
CN108172760A (zh) 一种纸复合电极及其制备方法
CN108666567A (zh) 锂离子电池
CN118367155B (zh) 一种泡沫铝正极集流体及其制备方法和应用
CN111705315B (zh) 一种改性铜三维骨架的制备方法及其在锂电池中的应用
CN113937261A (zh) 锂硫电池正极材料及其制备方法及锂硫电池正极片
CN111430690B (zh) 一种自支撑硅/碳纳米管复合负极材料及其制备方法
CN111916736A (zh) 一种二维核壳结构多孔碳的制备方法及其应用
CN117497777A (zh) 一种高性能IL-MW-Mxene/CF复合电极材料的制备方法及其在钒电池中的应用
CN107994208B (zh) 一种柔性碳电极及其在锂离子电池中的应用
CN114614198B (zh) 一种用于锂硫电池的相变隔膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200526

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee