[发明专利]一种乙烯-乙酸乙烯酯/碳复合纳米纤维的制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种乙烯‑乙酸乙烯酯/碳复合纳米纤维的制备方法与应用，制备时取乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物溶解于二氯甲烷中，加入导电炭黑制成纺丝液；然后采用静电纺丝技术在碳布表面进行纺丝，成膜后经低温干燥处理，制备得到乙烯‑乙酸乙烯酯/碳复合纳米纤维。本发明制备方法过程简单、环保、易于操作，采用静电纺丝技术，将混合液制备成一层薄膜结构，这层结构完美的展现出了原有材料的各项性能，并进一步提升了原有的疏水能力。该层结构在实际的器件测试中也体现出了其很好的性能，在锌‑空电池的固态三明治结构器件中，有明显的使用寿命的提升。

技术领域

本发明属于储能器件，具体来说，涉及一种乙烯-乙酸乙烯酯/碳复合纳米纤维的制备方法，及其在金属-空气电池中的应用。

背景技术

金属-空气电池作为一种新型能源转换储存技术，由于其较高的理论比能量密度、部分金属-空气电池的二次循环使用能力以及低廉的价格和环境友好等优点而受到广泛的关注。传统的固态金属-空气电池由金属电极、固态电解质和空气电极组成。其中固态电解质作为整个器件的“血液”起着至关重要的作用，并且器件整体使用寿命几乎完全由固态电解质决定。无论是哪一类固态金属-空气电池，在其电解质中实现离子导通的主要载体均为电解质的孔隙中储存的液体。在目前的大多数固态金属-空气电池中，电解质采用的是氢氧化钾体系。然而，氢氧化钾体系的固态电解质在全固态半开放式金属-空气电池中存在着很大的一个问题，即电解质的失水问题。当固态电解质的水分散失达到一定程度，电解质便会失去离子导通能力，致使整个器件断路，从而使其失去电池效应。而固态半开放式金属-空气电池电解质最主要的水分散失原因在于电池正极的与外界连通。在固态半开放式金属-空气电池体系中，电解质的水分的散失速率便成为了电池寿命以及电池的某些其它性能的一个决定因素。

为此需要研发一种用于固态半开放式金属-空气电池的疏水、透气、导电正极材料，不仅可以达到原有的半开放式结构要求，又能使整个器件内部水分的散失得到一定的限制而减缓，从而延长电池的使用寿命及高性能有效时长的延长。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种乙烯-乙酸乙烯酯/碳复合纳米纤维的制备方法与应用，该制备方法过程简单、环保、易于操作，制备的碳复合纳米纤维具有疏水、透气、导电性能，将其作为金属-空气电池的正极材料，不仅可以大大的提高电池的工作时间及循环寿命，还能在一定程度上提高其充放电性能。

实现本发明目的的技术方案是：

一种乙烯-乙酸乙烯酯/碳复合纳米纤维的制备方法，取乙烯-乙酸乙烯酯共聚物溶解于二氯甲烷中，加入导电炭黑制成纺丝液；然后采用静电纺丝仪在碳布表面进行纺丝，成膜后经低温干燥处理，制备得到乙烯-乙酸乙烯酯/碳复合纳米纤维。

所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的浓度为300-600g·L^-1，其中乙酸乙烯占比为40wt%；

所述导电炭黑的浓度为5-15g·L^-1。

所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与导电炭黑的重量份为：（0.6-1.2）:（0.1-0.5）；

所述二氯甲烷作为纺丝液的溶剂，其纯度为≥99.9%，其用量以能溶解乙烯-乙酸乙烯酯共聚物为宜。

所述静电纺丝过程中电压为15-25kV、喷射速度为0.5-2mm/min；

所述成膜低温干燥处理在空气、氩气或氮气中的一种气氛中进行，处理温度为30-50℃、时间为3-5h。

本发明还提供了上述制备方法制得的乙烯-乙酸乙烯酯/碳复合纳米纤维在作为金属-空气电池正极材料的应用，所述金属-空气电池为三明治结构的固态半开放式金属-空气电池。