[发明专利]掺氮多孔碳纳米纤维布的制备方法

摘要

掺氮多孔碳纳米纤维布的制备方法，通过有机溶液中添加富氮化合物，经过电纺丝和后续的碳化-活化处理，制备了具有自支撑结构，无需调浆、涂膜等制备工序，无需任何导电剂和粘结剂，直接用作锂离子电池负极的掺氮多孔碳纳米纤维布，本发明采用掺氮和活化造孔的方法，提高锂离子电池负极材料的电化学性能。所提出的用作锂离子电池负极材料的掺氮多孔碳纳米纤维布，相比商用石墨锂离子电池负极材料，电极制备工序简单，具有较高的比容量、较好的功率性能和循环稳定性能。本发明还可以应用于超级电容器、及其它新型电池的电极材料。

主权项

掺氮多孔碳纳米纤维布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤一、将聚合物和富氮化合物溶于溶剂中，形成均匀的聚合物溶液；溶液质量分数为5%～20%，聚合物和富氮化合物质量比为1︰（1～9）；所述聚合物为聚丙烯腈（PAN）、聚酰亚胺（PI）、酚醛树脂（Resol）或沥青中的一种；所述富氮化合物为三聚氰胺（Mel）、尿素、明胶（Gelatin）、聚苯胺或聚吡咯中的一种；所述溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺（DMF）、N,N‑二甲基乙酰胺（DMAc）、N‑甲基吡咯烷酮（NMP）或四氢呋喃（THF）溶液中的一种；步骤二、将聚合物溶液作为前驱体溶液用于电纺丝，得到直径为几十纳米到几微米的纤维，纤维互相无规则缠结在一起形成无纺纤维布；聚合物溶液在高压直流电源的作用下，能够克服表面张力，形成喷射细流，在喷射过程中，溶剂不断挥发，射流的不稳定性和静电力的作用使射流不断被拉伸，有时会发生射流分裂现象，最终在收集器上得到由直径为几十纳米到几微米的纤维所组成的无纺纤维布；步骤三、将步骤二得到的电纺丝在80～350℃下预处理、加热2～10h；预处理后电纺丝在氮气保护下，高温碳化和活化1～3h，得到掺氮多孔碳纳米纤维布；步骤四、将步骤三所得到的掺氮多孔碳纳米纤维布直接用作锂离子电池负极。