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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113113599A(43)申请公布日2021.07.13(21)申请号202110419018.5(22)申请日2021.04.19(71)申请人四川轻化工大学地址643000四川省自贡市汇东学苑街180号(72)发明人陈建卿龙李瑞唐利平雷智强伍言康(74)专利代理机构重庆博凯知识产权代理有限公司50212代理人李杰(51)Int.Cl.H01M4/583(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种氮掺杂自支撑纳米纤维膜的制备方法及应用(57)摘要本发明公开了一种氮掺杂自支撑纳米纤维膜的制备方法及应用。所述氮掺杂自支撑纳米纤维膜的制备方法包括如下步骤:S1、准确称量溶质和溶剂后,置于40℃~80℃的油浴锅中恒温搅拌5~20h,制得纺丝液;S2、将S1中制备的纺丝液制成复合纳米纤维膜;将复合纳米纤维膜置于干燥箱中去除溶剂后,切割成一定尺寸后,用表面光滑的石墨片压合纤维膜;S3、将S2得到的纤维膜置于石英管式炉中在260~280℃空气氛围下保温1~2h;然后在在600~800℃氮气氛围下保温1~3h进行碳化处理;反应结束后,随炉冷却制室温,即得氮掺杂自支撑纳米纤维膜。本发明制备的氮掺杂自支撑纳米纤维膜具有高存储容量和高电化学性能,能够直接作为SIB负极材料。CN113113599ACN113113599A权利要求书1/1页1.一种氮掺杂自支撑纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、准确称量溶质和溶剂后,置于40℃~80℃的油浴锅中恒温搅拌5~20h,待溶质完全溶解后制得纺丝液;所述溶质为PAN、PS或PVA,所述溶剂为N、N‑二甲基甲酰胺或N、N‑二甲基乙酰胺,且所述溶剂和溶质的质量比为4~9:1;S2、采用静电纺丝设备将S1中制备的纺丝液制成复合纳米纤维膜;将复合纳米纤维膜置于40℃~80℃的干燥箱中去除溶剂后,切割成一定尺寸后,用表面光滑的石墨片压合纤维膜;S3、将S2得到的纤维膜置于石英管式炉中在260℃~280空气氛围下保温1h~2h;然后在600℃~800℃氮气氛围下保温1h~3h进行碳化处理;反应结束后,随炉冷却制室温,即得氮掺杂自支撑纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述的氮掺杂自支撑纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,还包括在步骤S3之前,使用10g~300g载负荷夹具对切割后的纤维膜进行热拉伸,拉伸后再用表面光滑的石墨片压合纤维膜。3.根据权利要求1或2所述的氮掺杂自支撑纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,静电纺丝设备的参数为纺丝温度35℃~50℃,湿度36%,18G~25G针头,电压18Kv~30Kv,转速150r/min~300r/min,流速1ul/min~3ul/min,针头距接收盘距离为15cm~25cm。4.根据权利要求1所述的氮掺杂自支撑纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S4中,在空气氛围下以1~5℃/min的升温速率升温至260~280℃;在氮气氛围下以1~5℃/min的升温速率升温至600~800℃。5.一种氮掺杂自支撑纳米纤维膜应用于钠离子电池电极材料,其特征在于,所述氮掺杂自支撑纳米纤维膜采用权利要求1‑4任一项制备方法获得。2CN113113599A说明书1/5页一种氮掺杂自支撑纳米纤维膜的制备方法及应用技术领域[0001]本发明涉及钠离子电池技术领域,具体涉及一种氮掺杂自支撑纳米纤维膜的制备方法及应用。背景技术[0002]鉴于钠的高可用性和低成本,能够作为便携式电子设备的锂离子电池(LIB)的替代储能系统,钠离子电池(SIB)引起了极大的兴趣。但是,由于高性能电极材料的缺乏,钠离子电池的倍率能力不足;钠离子的离子半径大于锂离子,会影响Na+在循环过程中的离子传输和结构稳定性,使得钠离子电池的循环寿命短,严重阻碍了SIBs的发展。为了满足对高能量密度设备的需求,需要具有高存储容量和SIB快速动力学过程的高效电极材料。[0003]传统的SIB电极通常使用铜或铝作为集电器,并使用绝缘聚合物作为粘合剂,这些惰性材料(金属基材,粘合剂和炭黑)显着降低了电极的总能量密度,导致传统的电极不能满足需求于高能量密度。碳材料被认为是SIB最有希望的阳极材料之一。各种碳基材料,例如无定形碳,石墨烯,石墨,和膨胀石墨,它们可以促进钠的插入/脱出,被视为适合SIB的阳极材料。但是,这些碳基材料在SIB中的应用中,倍率性能和长期循环性能仍有待提高。目前,大多数钠离子负极材料含有金属离子,虽然金属离子能够提供钠电池的容量,但是稳定性较差,循环使用受到影响。金属及合金作为钠离子电池负极材料时,在充电过程中金属及合金会发生巨大的体积膨胀,导致电极材料