[发明专利]一种具有纤维结构的电极材料及制备和应用

权利要求书

1.一种具有纤维结构的电极材料，其特征在于：其为直径是微米或亚微米结构的纳米纤维结构，纤维结构中还包括孔径为纳米级的多孔结构，孔隙率为20至80％。

2.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于：

所述纳米纤维结构直径尺寸范围为100至2000nm；所述孔径尺寸范围为1至50nm。

3.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于：所述纳米纤维结构电极材料的构成组分为离子导体材料和电子导体材料。

4.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于：

所述离子导体材料为全氟磺酸聚合物、聚苯并咪唑、聚醚醚酮及它们三者中任一衍生物材料中的一种或二种以上；所述电子导体材料为贵金属铂、金、银、钌、钯或它们五者中任二者以上的合金中的一种或二种以上；其中不添加或还可添加非贵金属电催化材料。

5.如权利要求4所述的电极材料，其特征在于：

所述非贵金属电催化材料为掺氮无定型碳材料、过渡金属氮化物、过渡金属氧化物中的一种或二种以上。

6.一种权利要求1-5任一所述电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

a.复合纺丝溶液制备：

配制含有电子导体前体、离子导体和纺丝高分子的混合溶液；所述溶液中电子导体的前体质量浓度为1％至10％；离子导体的质量浓度为0.1％至5％；纺丝高分子的质量浓度为1％至20％；反应一定时间后得复合纺丝溶液；

b.纤维结构电极材料的静电纺丝制备：

将上述步骤a制备的复合纺丝溶液置于纺丝注射装置的入口，纺丝电位为10至30kV进行纺丝，得纤维结构电极材料。

7.如权利要求6所述电极材料的制备方法，其特征在于：

步骤a中所述电子导体的前体为贵金属前体盐，为氯铂酸、氯金酸、硝酸银、氯化钌、氯钯酸中的一种或二种以上；

步骤a所述离子导体材料为全氟磺酸聚合物、聚苯并咪唑、聚醚醚酮及它们三者中任一衍生物材料；

步骤a所述纺丝高分子为聚丙烯酸、聚环氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或二种以上；

步骤a所述混合溶液的溶剂为水、二甲基甲酰胺、甲醇或乙醇中的一种或二种以上；

步骤a所述反应温度为80℃-140℃，反应时间为2至8h。

8.如权利要求7所述电极材料的制备方法，其特征在于：

步骤a中所述电子导体前体中还含有掺氮无定型碳材料和/或非贵金属前体盐；所述非贵金属前体盐硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜中的一种或二种以上；所述贵金属前体盐、与掺氮无定型碳材料和/或非贵金属前体盐物质的量之比为5:1至1:5。

9.如权利要求7所述电极材料的制备方法，其特征在于：

步骤a所述反应后需在持续搅拌下冷却至室温；

步骤b所述进料速度为0.1至2mL/min；针头距离接收器为5至20cm；接收器材料为铝箔、硅片、碳纤维、碳纸、碳布中的一种；纺丝时间为10至600min。

10.一种权利要求1-5任一所述电极材料的应用，其特征在于：所述纤维结构电极材料可用于质子交换膜燃料电池、或金属空气电池、或超级电容器、或锂离子电池中。