[发明专利]钠离子电池用四氧化三钴碳纳米纤维的电纺丝制备方法

摘要

钠离子电池用Co3O4碳纳米纤维的电纺丝制备方法，以Co2+盐、聚乙烯吡咯烷酮和有机溶剂组成电纺丝前驱体液，采用电纺丝法制备Co2+盐/PVP复合纤维膜，然后，通过空气气氛煅烧工艺得到制Co3O4碳纳米纤维，制备的Co3O4晶体具有规整的六方纳米片状结构，并均匀地镶嵌在碳纳米纤维中，使得材料具有较大的比表面积，独特的碳纳米纤维多孔结构和超薄纳米片交联结构，有效地促进电解液的渗透和电子/离子的转移，缩短钠离子在材料中的扩散路径，有利于钠离子的嵌入和脱嵌，具有较高的电容量和较好的循环稳定性，大大提高了材料的动力学性能，本发明该工艺简单、成本低。

主权项

钠离子电池用Co3O4碳纳米纤维的电纺丝制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)电纺丝前驱体液的配置：将Co2+盐溶于去离子水和有机溶剂按照体积比1:1的混合溶液中，Co2+盐的质量与去离子水和有机溶剂混合溶液的质量体积比为0.14～0.29g/mL；然后再给混合溶液加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粉体，搅拌得到均匀的电纺丝前驱体液，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与去离子水和有机溶剂混合溶液的质量体积比为0.08～0.15g/mL；所述的Co2+盐选自氯化钴、硝酸钴或硫酸钴中的任意一种；所述的有机溶剂选自乙醇、甲醇或N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中的任意一种；所述的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分子量为130万；2)电纺丝法制备Co2+盐/PVP复合纤维膜：以步骤1)得到的电纺丝前驱体液进行静电纺丝，得到Co2+盐/PVP复合纤维膜，纺丝电压12～25kV；喷头到接收板的间距8～20cm；环境湿度30～60％；3)Co3O4碳纳米纤维的制备：将步骤2)得到的Co2+盐/PVP复合纤维膜进行煅烧，使其预氧化和碳化，得到Co3O4碳纳米纤维，预氧化的参数为：升温速率为0.5～6℃/min；煅烧温度为300～400℃；煅烧时间为2～5h；煅烧气氛为空气；碳化的参数为：升温速率为3～8℃/min；煅烧温度为700～900℃；煅烧时间为2～5h；煅烧气氛为空气。