[发明专利]一种柔性电极的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种柔性电极的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、制备单分散的碳纳米管氯磺酸溶液；步骤2、向碳纳米管氯磺酸溶液中加入活性材料并搅拌均匀得电极浆料；步骤3、将极浆料均匀地涂覆在衬底上，经固化、清洗、干燥后得到柔性电极。本发明还公开了该方法制备的柔性电极及其应用。本发明的有益效果在于：(1)碳纳米管和活性材料在浆料中分散均匀，且碳纳米管能够实现单分散，提高柔性电极的机械性能和电化学性能；(2)柔性电极中不包含导电添加剂、聚合物粘结剂等惰性组成，可有效提高柔性电极的能量密度；活性材料的选取具有一定的普适性；(3)制备方法简单易行，且该技术适合于工业化生产。

技术领域

本发明属于电极制备技术领域，具体涉及一种柔性电极的制备方法，还涉及该方法制备的柔性电极的应用。

背景技术

近年来，可穿戴电子设备已经成为人们日常生活中的重要组成部分。传统的电池具有笨重、刚性等缺点，很难满足这些设备的需求。因此，急需开发轻便、柔性电源(电池、超级电容器等)与之匹配作为动力来源。作为电源的关键部件之一，柔性电极的开发至关重要。

柔性电极主要由“刚性”的活性材料和“柔性”的基底材料组成。其中，活性材料提供容量，基底材料提供机械支撑和导电网络。柔性电极应同时兼顾良好的电化学性能和机械性能。碳纳米管具有优异的热稳定性、化学稳定性、良好的导电性和机械性能，被认为是制造柔性电极的最佳候选基底材料之一。在柔性电极中，碳纳米管和活性材料的分散均匀性会直接影响其力学性能和电化学性能。受限于碳纳米管独特的一维管状结构，很难获得均匀分散的、高浓度(粘度合适)的碳纳米管/活性材料复合浆料。因此，目前制备柔性电极的主要方法为真空抽滤法、静电纺丝法等，很难采用工业上常见的刮涂法或者对辊法来制备以碳纳米管为基底的、且兼顾电化学性能和机械性能的柔性电极。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性电极的制备方法，解决了现有技术制备的以碳纳米管为基底的柔性电极不能兼顾电化学性能和机械性的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种柔性电极的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将碳纳米管分散于氯磺酸溶液中，得单分散的碳纳米管氯磺酸溶液；

步骤2、向碳纳米管氯磺酸溶液中加入活性材料并搅拌均匀，得电极浆料；

步骤3、采用刮涂法或对辊法将极浆料均匀地涂覆在衬底上，经固化、清洗、干燥后得到柔性电极。

本发明的特点还在于：

步骤1中，碳纳米管的质量分数为0.01～10wt.％；

步骤2中，活性材料与碳纳米管的质量比例为1:20～20:1。

步骤2中，活性材料为不与氯磺酸反应的单质、化合物以及复合材料。

步骤2中，活性材料包括但不限于Si@C、S@C、P@C中一种。

本发明的另一目的是提供上述方法制备的柔性电极。

本发明的第三个目的是提供柔性电极的应用。

柔性电极在电源中应用。

本发明的特点还在于：

柔性电极在锂离子电池中应用。

柔性电极在钠离子电池中应用。

柔性电极在钾离子电池中应用。