一种碳纳米纤维电极的制备方法.pdf

(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CN106653402A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201710058966.4(22)申请日2017.01.23(71)申请人西安科技大学地址710054陕西省西安市雁塔中路58号(72)发明人张亚婷付世启张婧蔡江涛李可可任绍昭陈晨周安宁邱介山(74)专利代理机构西安创知专利事务所61213代理人谭文琰(51)Int.Cl.H01G11/86(2013.01)H01G11/36(2013.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称一种碳纳米纤维电极的制备方法(57)摘要本发明公开了一种碳纳米纤维电极的制备方法，该方法为：一、将聚合物粉末加到N，N-二甲基甲酰胺中，经搅拌，得到均质分散的透明纺丝液，再使用静电纺丝装置进行纺丝，得到纤维薄膜，然后将纤维薄膜平铺在耐高温石英板上，再放入管式炉中进行预氧化处理，最后得到碳纳米纤维薄膜；二、取碳纳米纤维薄膜，将其切成多个细条状的碳纳米纤维薄膜，再将所有细条状的碳纳米纤维薄膜的切口朝上竖直放置在两个泡沫镍片中间，然后在细条状的碳纳米纤维薄膜的切口和泡沫镍片之间放置导线，最后压片得到碳纳米纤维电极。本发明制备方法操作简单，作为超级电容器电极材料能更加充分的利用碳纳米纤维薄膜上丰富的孔结构，促进离子的快速传输。CN106653402ACN106653402A权利要求书1/1页1.一种碳纳米纤维电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、碳纳米纤维的制备：将聚合物粉末加到N，N-二甲基甲酰胺中，经搅拌均匀后得到均质分散的透明纺丝液，再使用静电纺丝装置在温度为30℃～35℃的条件下进行纺丝，得到纤维薄膜，然后将所述纤维薄膜平铺在耐高温石英板上，再放入管式炉中进行预氧化处理，最后得到碳纳米纤维薄膜；所述聚合物粉末与N，N-二甲基甲酰胺的质量比为(1～1.5)：10；步骤二、碳纳米纤维电极的制备：取2mg～4mg步骤一中所述碳纳米纤维薄膜，将其切成多个长为7mm～9mm，宽为0.5mm～1mm的细条状的碳纳米纤维薄膜，再将所有细条状的碳纳米纤维薄膜的切口朝上竖直放置在两个泡沫镍片中间，然后在细条状的碳纳米纤维薄膜的切口和泡沫镍片之间放置导线，最后用压片机在8MPa～12MPa的压制力下压制5min～10min，得到碳纳米纤维电极。2.根据权利要求1所述的一种碳纳米纤维电极的制备方法，其特征在于，步骤一中所述透明纺丝液中添加石墨烯，所述石墨烯的添加量为所述聚合物粉末质量的0.2％～0.4％。3.根据权利要求1或2所述的一种碳纳米纤维电极的制备方法，其特征在于，步骤一中所述聚合物粉末为聚丙烯腈粉末，或聚丙烯腈粉末和聚甲基丙烯酸甲酯粉末的混合物。4.根据权利要求1或2所述的一种碳纳米纤维电极的制备方法，其特征在于，步骤一中所述静电纺丝装置设定的参数为：高压电源的电压为25kV，针尖到滚筒接收器的距离为18cm，纺丝流速为2mL/h。5.根据权利要求1或2所述的一种碳纳米纤维电极的制备方法，其特征在于，步骤一中所述预氧化处理的具体过程为：首先以1℃/min的升温速率将温度升至280℃，恒温2h；然后向管式炉中通入氩气作为保护气，再以5℃/min的升温速率将温度升至800℃，恒温30min，最后冷却至室温。6.根据权利要求1或2所述的一种碳纳米纤维电极的制备方法，其特征在于，步骤二中所述泡沫镍片的形状为正方形，正方形泡沫镍片的边长为10mm。2CN106653402A说明书1/7页一种碳纳米纤维电极的制备方法技术领域[0001]本发明属于电极制备技术领域，具体涉及一种碳纳米纤维电极的制备方法。背景技术[0002]碳纳米纤维(CNFs)作为准一维结构的新型纳米碳材料，有着易加工成型，微观结构可控，力学性能优异、比表面积大、导电性能好等诸多优点。在超级电容器领域具有广阔的应用前景，近年来在科研与产业界备受关注。[0003]电极作为超级电容器的关键部件，其制备方法在很大程度影响超级电容器电化学性能。目前碳纳米纤维电极的制备方法主要有两种：一种是将碳纳米纤维薄膜磨成粉末，再与导电炭黑、粘结剂均匀混合，制成糊状浆料，涂覆在集流体上，进行干燥，最后在一定压力下压制成型。这种制备方法优点是可以将破损的薄膜制成电极片，但操作相对复杂，而且可能在集流体表面分布不均匀；另一种是直接将碳纳米纤维薄膜夹在两片集流体中在一定压力下压制成型。这种制备方法操作简单，无需使用导电炭黑和粘结剂，但缺点在于无法充分利用碳纳米纤维径向丰富的孔结构，抹杀了碳纳米纤维特有的优势。发明内容[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种碳纳米纤维电极的制备方法。该制备方法简单且巧妙，作为超级电容器电极材料能