一种超折叠锂离子电池电极材料、其制备方法以及超折叠全电池
本发明属于柔性储能领域，具体涉及一种超折叠锂离子电池电极材料、其制备方法以及超折叠全电池。
背景技术：
1、随着人们对电子产品的便携和功能化需求增多，柔性电子的可折叠性显得愈发重要。然而目前折叠电子产品的发展处于初级阶段，尽管有一些折叠器件甚至产品问世，但它们都不属于180度且两面贴近的“真折叠”，至于现售的折叠智能手机则是通过旋转轴来实现折叠的，且无法任意变形和缩小空间。作为新一代折叠电子产品基石的储能器件目前基本上仍是刚性结构，这将极大地阻碍了折叠电子的发展。传统的本征导电材料，不论金属、导电高分子还是碳材料，由于刚性短程的化学键限制，导致其不能够经受住大量次数的真折叠。此外现有的电化学活性物质通常具有更高的刚性，当与传统柔性基底复合后，会进一步降低整体的柔韧性，更难以实现真折叠操作，基于此进而所组装的器件远远实现不了真折叠的要求。
2、因此制备一种满足超折叠性能同时具有高电导率电极材料与全电池成为亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种超折叠锂离子电池电极材料、其制备方法以及超折叠全电池。
2、本发明提供了一种超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，具有这样的特征，利用静电纺丝结合梯度温度碳化技术进行制备，具体包括以下步骤：s10，将碳纳米管和lifepo4颗粒分散在n,n-二甲基甲酰胺溶液中，依次超声、搅拌获得悬浊液；s20，将聚丙烯腈加入悬浊液中，通过搅拌促进聚丙烯的溶解得到高分子混合凝胶；s30，将高分子混合凝胶装入注射器中进行静电纺丝制备高分子膜前驱体；s40，将高分子膜前驱体在管式炉中进行预碳化处理，得到预碳化样品；s50，对预碳化样品进行碳化处理，得到超折叠锂离子电池电极材料。
3、本发明提供的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，还可以具有这样的特征，其中，步骤s10中，n,n-二甲基甲酰胺溶液的用量为5-10ml，碳纳米管的用量为0.01-0.7g，lifepo4颗粒大小为10nm-300nm，lifepo4用量为0.01-0.6g，超声时间为1h-8h，搅拌时间为1h-8h。
4、本发明提供的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，还可以具有这样的特征，其中，步骤s20中，聚丙烯腈的用量为1.0-1.6g，搅拌时间为6h-48h，步骤s30中，进行静电纺丝的条件为：注射器针头连接端设置电压为12-16kv，纺丝产物接收端的电压设置为-2kv，推进速度设置为0.01-0.02ml/min，接收距离设置为18cm，针头推进量为2ml/h；
5、本发明提供的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，还可以具有这样的特征，其中，步骤s40中，预碳化处理的过程为：在空气气氛中以0.5-5℃/min的升温速率升到250-300℃，并在250-300℃下保温2h，结束后自然冷却至室温。
6、本发明提供的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，还可以具有这样的特征，其中，超折叠锂离子电池电极材料为超折叠正极材料，步骤s50中，进行碳化处理的过程为：在氮气气氛下以2-5℃/min的升温速率升到250-300℃保温1h，随后以0.5-1.5℃/min的升温速率升到650-750℃并保温2h。
7、本发明提供的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，还可以具有这样的特征，其中，超折叠锂离子电池电极材料为超折叠负极材料，步骤s50中，进行碳化处理的过程为：在氮气气氛下以2-5℃/min的升温速率升到250-300℃保温1h，随后以0.5-1.5℃/min的升温速率升到760-850℃并保温2h。
8、本发明提供一种超折叠锂离子电池电极材料，具有这样的特征，采用本发明提供的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法制备而成。
9、本发明提供一种超折叠全电池，具有这样的特征，含有本发明提供的超折叠锂离子电池电极材料。
10、本发明提供的超折叠全电池，还可以具有这样的特征，其中，包括采用本发明所提供的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法制备而成的超折叠正极材料和采用本发明所提供的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法制备而成的超折叠负极材料。
11、本发明提供的超折叠全电池，还可以具有这样的特征，具体包括以下步骤，第一步，取超折叠正极材料和超折叠负极材料各两片，浸泡在浓度为1％的锂萘溶液里，进行预锂化处理，得到锂化后的超折叠正极材料和锂化后的超折叠负极材料；第二步，取锂化后的超折叠正极材料作为自支撑正极，取锂化后的超折叠负极材料作为自支撑负极，选择celgard系列隔膜(微孔单层或者多层膜其主要成分为聚丙烯或者聚丙烯与聚乙烯复合的混合物)作为多孔隔膜，锂盐有机系作为电解质，绝缘的高分子膜作为外封装材料，超薄铝箔和铜箔分别作为正负极耳，叠层组装为全电池，其中，多孔隔膜包括celgard系列隔膜(微孔单层或者多层膜其主要成分为聚丙烯或者聚丙烯与聚乙烯复合的混合物)、薄层的玻璃纤维、纸质隔膜中的任意一种或多种，极耳与自支撑正极和自支撑负极的连接方式是用配置的pvdf胶混合碳纳米管(pvdf：n-甲基吡络烷酮：cnts＝1:19:5wt％)进行粘接。
12、发明的作用与效果
13、根据本发明实施例提供的一种超折叠锂离子电池电极材料、其制备方法以及超折叠全电池，因为超折叠锂离子电池电极材料的制备方法中，首先将碳纳米管和lifepo4颗粒分散在n,n-二甲基甲酰胺溶液中，依次超声、搅拌获得均匀的悬浊液，再将聚丙烯腈加入悬浊液中，通过搅拌促进聚丙烯的溶解得到高分子混合凝胶，然后将高分子混合凝胶装入注射器中进行静电纺丝制备高分子膜前驱体，再将高分子膜前驱体在管式炉中进行预碳化处理，得到预碳化样品，最后对预碳化样品进行碳化处理，得到超折叠锂离子电池电极材料。
14、因此，以其制备的超折叠锂离子电池电极材料制作的超折叠全电池能够在50万次折叠过程中，不仅不发生结构损坏，而且还能够保持稳定、优异的电化学性能。
15、此外，该超折叠锂离子电池电极材料的制备方法的制备工艺简易高效，利于规模化生产，在柔性器件领域具有广阔的应用前景。
16、另外，由于本发明提供的超折叠全电池，包含利用本发明超折叠锂离子电池电极材料的制备方法制备而成的超折叠电池电极材料，所以超折叠全电池也能够在多次折叠过程中，结构不发生损坏，同时电化学性能能够保持稳定。
技术特征：
1.一种超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，利用静电纺丝结合梯度温度碳化技术进行制备，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于：
7.一种超折叠锂离子电池电极材料，其特征在于：采用权利要求1-6中任意一项所述的超折叠锂离子电池电极材料的制备方法制备而成。
8.一种超折叠全电池，其特征在于：含有权利要求7所述的超折叠锂离子电池电极材料。
9.一种超折叠全电池，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的超折叠全电池，其特征在于，制备所述超折叠全电池的方法包括以下步骤：
技术总结
本发明提供了一种超折叠锂离子电池电极材料、其制备方法以及超折叠全电池，属于柔性储能领域。超折叠锂离子电池电极材料的制备方法具有这样的特征，包括以下步骤，将碳纳米管和LiFePO<subgt;4</subgt;颗粒分散在N,N‑二甲基甲酰胺溶液中，超声、搅拌获得悬浊液，然后将聚丙烯腈加入悬浊液中得到高分子混合凝胶，再将高分子混合凝胶进行静电纺丝制备高分子膜前驱体，将高分子膜前驱体进行预碳化处理再进行碳化处理，得到超折叠锂离子电池电极材料。本发明还包含一种基于本发明提供的超折叠电池电极材料所制备的超折叠全电池。本发明提供的超折叠锂离子电池电极材料和全电池性能优异，能在50万次的折叠中保持稳定的电化学性能。
技术研发人员：吴彤,董康泽,昝广涛,吴庆生
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5