多孔碳纤维及其制备方法和钠离子电池与流程

技术特征：

1.一种多孔碳纤维，其特征在于，所述多孔碳纤维含有至少一条一维孔道，所述一维孔道位于碳纤维内部，且所述一维孔道呈线型；所述多孔碳纤维的层间距为0.35-0.40nm。

2.根据权利要求1所述的多孔碳纤维，其特征在于，所述一维孔道的孔径为10-50nm；

所述多孔碳纤维的纤维直径为200-500nm；

所述多孔碳纤维掺杂有杂原子；

所述杂原子包括n，f，s中的至少一种。

3.一种如权利要求1或2所述的多孔碳纤维的应用。

4.一种采用权利要求1或2所述的多孔碳纤维的负极。

5.一种采用权利要求4所述的负极的钠离子电池。

6.一种如权利要求1或2所述的多孔碳纤维的制备方法，其特征在于，包括：

将聚合物和线状牺牲模板溶解于有机溶剂，搅拌得到第一溶液，对混合溶液进行静电纺丝，得到内部嵌入有线状牺牲模板的碳纤维；

对线状牺牲模板进行刻蚀，将刻蚀后的碳纤维进行碳化，得到所述多孔碳纤维。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述线状牺牲模板包括碲纳米线、金纳米线和银纳米线中的至少一种；

所述聚合物包括聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯腈中的至少一种；

所述线状牺牲模板和聚合物质量比为1:1~1:2；

所述有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺和无水乙醇中的至少一种；

所述第一溶液的质量百分比浓度为15%-25%，搅拌时间为8-15h；

所述静电纺丝的条件包括：纺丝温度25℃-45℃，喷速为0.05-0.2ml/min，电压为15-30kv，正负极间距为15-30cm。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述对线状牺牲模板进行刻蚀具体包括：

在稀硝酸或双氧水中，对线状牺牲模板刻蚀2-10h，用溶剂进行清洗，50℃-80℃真空干燥10-20h，以得到刻蚀后的碳纤维。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述将刻蚀后的碳纤维进行碳化具体包括：

将刻蚀后的碳纤维放进管式炉中，以1-5℃/min的升温速率升温至120-200℃，空气环境下煅烧1-4h后，冷却至室温；

再以2-10℃/min的升温速率升温至500℃-1000℃氩气气氛中煅烧1-4h并冷却至室温。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述碲纳米线采用以下方法制备而成：

将亚碲酸盐和分散剂溶解于水中，搅拌得到第二溶液；

向第二溶液加入ph控制剂、还原剂，混合均匀进行水热反应，得到所述碲纳米线；

所述亚碲酸盐和分散剂的质量比为1:10~1:13；

所述亚碲酸盐为亚碲酸钠，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮；

第二溶液的质量百分比浓度为2%-4%，搅拌时间为2-6h；

所述ph控制剂为氨水，所述氨水的体积分数为5%-15%；

所述还原剂为水合肼，所述水合肼的体积分数为10%-15%；

水热反应的条件为：在150-200℃下反应2-5h。

技术总结
本申请公开了一种多孔碳纤维，多孔碳纤维含有至少一条一维孔道，一维孔道位于碳纤维内部，且一维孔道呈线型；多孔碳纤维的层间距为0.35nm‑0.40nm。本申请多孔碳纤维内部具有连续、均匀的一维孔道，在提供活性位点的同时，能够增加电解液在孔道内的流淌速率，有利于电解液的浸润，也有利于离子的扩散和迁移，提高离子的迁移速率，进而能够增加负极材料的克容量，有效提高电池的倍率性能、可逆容量和循环稳定性。

技术研发人员：陈海伟;王文伟;赵文翔;朱盟;焦筱娟
受保护的技术使用者：北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院)
技术研发日：2021.07.22
技术公布日：2021.08.20