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专利号: 2020108645912
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种C/Si/CNTs复合碳纳米纤维膜的制备方法,其特征在于该方法的步骤依次是:(1)静电纺丝制备PAN/Si/Fe复合纳米纤维膜:将聚丙烯腈(PAN)粉末、硅粉(Si)与铁盐颗粒混合,溶解在二甲基甲酰胺(DMF)中,于

40‑80 ℃搅拌充分,得到PAN固含量为5%‑15%且均匀分散的纺丝液;纺丝液中,以PAN的质量为100%计,Si 含量为10%‑40%,铁盐含量为10‑30%,纺丝液经静电纺丝后得到PAN/Si/Fe复合纳米纤维膜;

所述铁盐为硫酸亚铁,纺丝液中,以PAN的质量为100%计,硫酸亚铁的含量为15%;纺丝液中,以PAN的质量为100%计,PAN的含量范围为8%‑10%、Si的含量范围15%‑20%;

(2)化学气相沉积(CVD)法生长碳纳米管(CNTs):将PAN/Si/Fe复合纳米纤维膜干燥后置于管式炉内,先在空气条件下预氧化,再在惰性气体保护下持续通入乙炔进行化学气相沉积(CVD)碳纳米管(CNTs)过程;

(3)高温碳化制备C/Si/CNTs复合碳纳米纤维膜:化学气相沉积(CVD)结束后,5‑10℃/min升温至600‑900℃并保温4‑12h进行高温碳化,得到C/Si/CNTs复合碳纳米纤维膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中的PAN/Si/Fe复合纳米纤维膜干燥温度为60‑80℃,干燥时间6‑24h 。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,预氧化温度为180‑300 ℃,预氧化时间为0.5‑3h。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中的高温碳化过程中,采用纯氩气(Ar)气氛。

5.一种由权利要求1所述方法制得的C/Si/CNTs复合碳纳米纤维膜。

6.一种权利要求1所述的C/Si/CNTs复合碳纳米纤维膜在锂离子电池制备方面的应用,其特征在于:所述C/Si/CNTs复合碳纳米纤维膜作为锂离子电池负极。

7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于:该应用具体是:将上述所得到C/Si/CNTs复合碳纳米纤维膜切成圆片,以纯锂片为正极,C/Si/CNTs复合碳纳米纤维膜为负极,加入电解液和隔膜组装成2032 型扣式锂离子半电池。