[发明专利]碳基架负载纳米片组装的中空开口微球的复合薄膜及其制备方法和应用

摘要

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体为一种碳基架负载纳米片组装的中空开口微球的复合薄膜及其制备方法和应用。复合薄膜由中空开口的镍钴锰氧化物微球为纳米片组装而成的三维多级结构。本发明通过两步水热反应，得到纳米片组装的中空开口的镍钴锰氧化物微球、石墨烯的混合溶液；再加入碳纳米管，再通过真空抽滤，得到中空开口微球嵌于三维多孔碳纳米管/石墨烯导电网络的柔性薄膜。该微球结构结合了纳米片、中空球结构的优点，又避免了纳米片的易堆积作用，提高了可接触活性表面面积。微球具有高度孔隙和开放的特性，纳米片的两端均可暴露于储存电解液的孔隙中，可提供更多的活性表面和离子传输路径在球的内外。

主权项

1.一种碳基架负载纳米片组装的中空开口微球的复合薄膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为：（1）纳米片组装的中空开口镍钴锰氧化物微球/石墨烯复合材料的制备：首先，将262.9±0.5 mg六水硫酸镍、281.2±0.5 mg七水硫酸钴、158±0.5 mg高锰酸钾以及1420±0.5 mg硫酸钠溶解在50±0.5 mL去离子水中，超声分散10±5分钟；然后，将上述溶液转移到水热釜中，在160±20 ℃下保持10±2小时；接着，使用去离子水和乙醇分别多次离心洗涤，干燥，得到前驱体；接着，将10±2 mg前驱体和用Hummer方法制备的5±2 mg氧化石墨烯溶解在100±0.5 mL的去离子水中，超声分散30±5分钟；接着，将上述溶液转移到水热釜中，在160±20 ℃下保持10±6小时；最后，使用去离子水和乙醇分别多次离心洗涤，干燥，得到纳米片组装的中空开口镍钴锰氧化物微球/石墨烯复合材料；（2）纳米片组装的中空开口镍钴锰氧化物微球/石墨烯/碳纳米管复合薄膜的制备：首先，将10±2 mg中空开口微球/石墨烯复合材料溶解于50±0.5 mL去离子水中，超声分散10±2分钟；然后，将含碳纳米管5±1 mg的碳纳米管分散液滴入上述溶液中，搅拌分散15±2分钟；接着，将上述溶液真空抽滤得到复合薄膜，干燥；最后，将得到的复合薄膜在氮气、氢气混合气中以350±1℃退火4±0.1小时，得到多孔柔性复合薄膜。