[发明专利]一种自支撑厚电极基体材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种自支撑厚电极基体材料及其制备方法和用途，所述自支撑厚电极基体材料为一体式多孔自支撑结构，所述的自支撑厚电极基体材料包括高分子聚合物主体材料，所述的高分子聚合物主体材料上负载有金属氧化物和活性位点。在本发明中，提供的自支撑厚电极基体材料应用于锂电池中，提升了厚电极的电化学性能，其中通过在高温还原制备过程中，利用特殊气体氛围和调节温度条件，表观上能够调控圆片层堆叠的紧密程度和厚度，微观上能够调控和改变金属氧化物的晶相和结构孔径尺寸，使得自支撑厚电极基体材料具有优异的电化学储能性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及厚电极基体材料的制备，尤其涉及一种自支撑厚电极基体材料及其制备方法和用途。

背景技术

为解决能源与环境存在的矛盾问题，人们一直探寻更有效的能源利用方式和积极开发可再生的新能源，从而实现能源和环境的可持续发展。但是由于技术的限制，化石能源依然存在利用率低、污染物的排放问题。因此，环保型新能源(包括风能、太阳能、核能等)开始被研究得越来越多并且迅猛发展。但新能源也有其自身的局限性，如能源的转化不稳定性，能源的产生的存储问题，地域差别限制等。

CN107937936A公开了一种稀土元素掺杂的钛基介孔二氧化钛载铂催化剂材料及其制备方法和应用，其制备方法为：取模板剂溶于醇中，向其中加入醇、乙酰丙酮和钛源的三元混合溶液，加酸调节溶液pH至2～3，加入稀土元素的盐溶液，搅拌形成复合溶胶；用浸渍提拉法将复合溶胶涂覆到处理好的钛条电极基体上，经陈化、干燥、焙烧后，再经欠电位电沉积法在其上负载上铂纳米粒子。该发明制备的稀土元素掺杂钛基介孔二氧化钛载铂催化剂材料，其具有规则有序的孔道结构、孔径大小连续可调等特点，可实现对甘油的高选择性电解氧化生成甘油醛，在30℃、25mA/cm²电流密度下，电解得到的甘油醛的产率可高达90.4％，电流效率高达86.3％。

CN113101916A公开了一种碳纤维负载二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用，包括如下步骤：(1)将酯类钛源与无水乙醇混合得到溶液A，将无水乙醇、冰醋酸、水与过量的稀土元素溶液混合得到溶液B，在搅拌的条件下将溶液A逐滴加入溶液B中，滴加完成后持续搅拌，得到掺杂TiO₂溶胶，将掺杂TiO₂溶胶烘干、研磨、燃烧后制得掺杂后的TiO₂粉末(2)将纤维碳放入浓硝酸中，进行油浴处理，然后将碳纤维取出冷却、清洗、烘干后备用。该发明所述的碳纤维负载二氧化钛光催化材料的制备方法对TiO₂进行必要的掺杂改性和负载到合适的载体上，使其能广泛的应用在实际有机废水的处理工艺中。

CN102992397B公开了一种稀土元素掺杂二氧化钛纳米材料的制备方法，该方法是将尿素和稀土元素硝酸盐加入到无水乙醇中溶解，之后将液相钛源加入到上述溶液中，形成均相溶液。然后边搅拌边加入去离子水，形成透明凝胶。将上述凝胶进行水热处理，之后洗涤过滤干燥，得到稀土元素掺杂二氧化钛纳米材料。通过水热过程中尿素缓慢分解对反应体系进行酸碱度的自行调控，实现稀土元素对二氧化钛掺杂的目的。该制备方法工艺和流程简便，参数可调范围宽，可重复性强，成本低，可以制备不同稀土元素掺杂以及多种稀土元素共掺杂二氧化钛纳米材料。

科研工作者着力研究新型能源的有效转化和开发稳定有效的能源储存系统。可充放的二次电池就是一个非常有效的一种储存方式，一般而言，锂电池是以金属锂为正极，电极活性物质和负载活性物质的导电基体为负极，负极材料会直接影响电池的储能效果，因此，亟需开发设计一种电池的基体材料以解决电化学领域储能问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自支撑厚电极基体材料及其制备方法和用途，在本发明中，提供的自支撑厚电极基体材料应用于锂电池中，提升了厚电极的电化学性能，其中通过在高温还原制备过程中，利用特殊气体氛围和调节温度条件，表观上能够调控圆片层堆叠的紧密程度和厚度，微观上能够调控和改变金属氧化物的晶相和结构孔径尺寸，使得自支撑厚电极基体材料具有优异的电化学储能性能。