[发明专利]柔性正极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性正极及其制备方法，属于电池技术领域。本发明提供的柔性正极是由碳纳米管与均匀分散在碳纳米管中的还原棕1/GO复合材料形成的复合膜；所述还原棕1/GO复合材料是由还原棕1和氧化石墨烯通过水热反应或溶剂热反应制得的。该柔性正极中的碳纳米管具有易成膜的特性，可使得还原棕1/GO复合材料分散在碳纳米管中形成复合膜，还原棕1/GO复合材料中的还原棕1在柔性正极中引入了大量的羰基基团，有利于提高电极材料的能量密度，且该柔性正极中具有大量的大共轭结构，有利于提高电极材料的导电性，得到的柔性正极既具有良好的形变能力，又具有良好的能量密度和导电性。

技术领域

本发明涉及一种柔性正极及其制备方法，属于电池技术领域。

背景技术

相比传统的刚性电池，柔性电池具有自己独特的优势，柔性电池不需要使用导电剂、粘结剂等非活性物质，有利于提高电池的能量密度，同时简化了制备工艺，制备柔性电池时，不需要将导电剂、粘结剂与活性物质进行混合，降低了电池的制造成本。柔性电池理论上具有安全性高、快充性能好、能量密度大以及成本较低等特点。

柔性电池自身的独特优势使其有望在多种领域推广应用，如，可植入医疗器械，在植入式心脏起搏器、植入式神经刺激器、植入式机电心脏循环系统、植入式人工耳蜗等方面，柔性电池的可变形性等特性使其更容易搭配适应人体结构要求的器械；柔性电池能够良好的贴合人类的肢体，适应人类身体的构造，可根据设计的需求不断变换形状，让可穿戴设备变得更舒适，此时柔性电池显示出巨大优势，在智能手表(手环)、智能服装、智能运动鞋等方面，都有巨大的发挥空间；柔性电池还可以使电子产品向更加美观、更加符合人体结构的方向发展，能够满足目前手机等消费类电子产品向柔性化发展的趋势，可应用于柔性手机、柔性平板等柔性数码产品。

柔性电池被要求在反复形变情况下依然能够保持优异的力学和电学性能，而高性能柔性电极材料的开发是其中的关键和难点。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种柔性正极，具有良好的形变能力和良好电学性能。

本发明的第二个目的在于提供一种柔性正极的制备方法，该方法操作简单，反应条件易实现，易实施，可控性好。

本发明的技术方案如下：

一种柔性正极，所述柔性正极是由成膜基体和均匀分散在所述成膜基体中的电极材料形成的复合膜；所述成膜基体为碳纳米管，所述电极材料为还原棕1/GO复合材料；所述还原棕1/GO复合材料是由还原棕1和氧化石墨烯通过水热反应或溶剂热反应制得的。

还原棕1/GO复合材料中的“/”是“和”的意思，即由还原棕1和GO形成的复合材料。还原棕1/GO复合材料指的是，由还原棕1和氧化石墨烯通过水热反应或溶剂热反应制得的还原棕1/GO复合材料。水热反应或溶剂热反应时，还原棕1通过化学键合的作用负载在氧化石墨烯上面。

所述柔性正极是由成膜基体和均匀分散在所述成膜基体中的电极材料形成的复合膜指的是，复合膜中的电极材料均匀分散在成膜基体之间。

氧化石墨烯简称为GO。还原棕1的结构式如式Ⅰ所示：

本发明的柔性正极中的碳纳米管具有易成膜的特性，可使得还原棕1/GO复合材料分散在碳纳米管中形成复合膜，还原棕1/GO复合材料中的还原棕1在柔性正极中引入了大量的羰基基团，有利于提高电极材料的能量密度。且该柔性正极中具有大量的大共轭结构，如还原棕1中含有大共轭基团，GO结构中也含有大量的共轭π键，碳纳米管中也含有大量的共轭π键，这三种材料的导电性均较好，同时，三者之间的大共轭π键可以发生相互作用，进而提高三者之间的结合力，使最终的柔性正极形成一个整体的大共轭π键，提高柔性正极的导电性，使得该柔性正极既具有良好的形变能力，又具有良好的能量密度和导电性。此外，该柔性正极避免了使用粘结剂、导电剂等非活性物质，有利于提高柔性正极的能量密度；且该柔性正极的制备过程中不需要使用涂覆等工艺，简化了制备工艺。