膜及其制備的鈉離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種導(dǎo)電MoS2膜及其制備的鈉離子電池，所述的導(dǎo)電MoS2膜由質(zhì)量比為67:16.5:16.5的MoS2、NFC和CNT組成。本發(fā)明在MoS2分散溶液中添加導(dǎo)電CNT，獲得導(dǎo)電MoS2薄膜，用于鈉離子電池組裝。電池第一個循環(huán)的充電電容為335mAh/g，效率為43.8%；當(dāng)進(jìn)行到第三個循環(huán)時，效率提高到89.7%，可見，NFC輔助分散得到的MoS2膜可以用于鈉離子電池的制備，具有很好的實(shí)用性。
【專利說明】—種導(dǎo)電MoS2膜及其制備的鈉離子電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)電膜和鈉離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種導(dǎo)電MoS2膜及其制備的鈉離子電池。

【背景技術(shù)】
[0002]在木材中分離出來的納米纖維素綠色無毒，直徑在納米范圍，長度可在微米范圍。因其良好的力學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)，它已經(jīng)被用作食品增稠劑、超強(qiáng)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)單元材料、電池的隔膜紙以及電子設(shè)備的基材。由于表面大量羥基的存在，納米纖維素通常被認(rèn)為是親水性的材料，然而研究表明:纖維素表面同樣具有因?yàn)?CH基團(tuán)的暴露而產(chǎn)生的疏水活性面。正因?yàn)榧{米纖維素具有兩親性，它已被用作乳化劑制備Pickering乳液。使用納米纖維素作為穩(wěn)定劑穩(wěn)定納米粒子以及作為分散劑將CNT分散在水中都有報(bào)道。對納米纖維素表面進(jìn)行適宜的改性，如表面硅烷化處理、羧甲基改性等，可進(jìn)一步提高納米纖維素作為穩(wěn)定劑的效果。
[0003]二維材料是一類層間結(jié)合力較弱，而層內(nèi)結(jié)合力強(qiáng)的材料，現(xiàn)在越來越受到人們的關(guān)注。常見的二維材料有:石墨，氮化硼(BN)，過渡金屬二硫化物(MoS2, WS2),以及一些金屬氧化物(Μο03，Μη02)。基于這類材料的特殊性能，它們現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用。通常導(dǎo)熱材料也具有很好的導(dǎo)電性，然而在一些應(yīng)用中需要材料有很好的導(dǎo)熱性但不希望有導(dǎo)電性。BN就是這類材料。BN具有很好的導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性同時也是良好的絕緣材料，因而在保護(hù)材料以及絕緣介質(zhì)材料上有廣泛研究應(yīng)用。MoS2因其在太陽光譜區(qū)的吸收性能，在電子設(shè)備和光電材料上備受關(guān)注。這些二維材料可以通過剪切力或者爆破法剝離出厚度在納米或者原子層的片狀材料，這一過程叫二維材料的剝離或者分散。二維材料的分散可以得到高比表面積的材料，應(yīng)用于表面活性材料或者催化劑。分散產(chǎn)生的另外一個效應(yīng)是，材料的電學(xué)性質(zhì)改變。因?yàn)榇髩K材料內(nèi)，電子波可以在三維方向延伸，而二維材料內(nèi)電子波的傳輸被限制在材料的二維方向。例如MoS2:大塊的MoS2為間接帶隙；分散后的單層MoS2為直接帶隙，能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的光致發(fā)光現(xiàn)象。為充分發(fā)揮二維材料的性能，二維材料的有效分散必不可少。備受青睞的分散方法是液體分散法。因?yàn)橐后w分散法可以用于二維納米材料的大規(guī)模生產(chǎn)，得到的分散液可以制備用于制備功能性復(fù)合物、適于滾軸式生產(chǎn)程序。在液體法分散時使用綠色溶液綠色分散劑對于分散的大規(guī)模進(jìn)行更受歡迎。因?yàn)榫G色無毒化學(xué)品對環(huán)境的影響小，可降低或者杜絕溶劑的回收后處理，因而會降低成本。
[0004]另一類應(yīng)用廣泛但難于分散的材料是CNT。CNT是世界上導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性與力學(xué)性能最高的材料之一，因此被廣泛用于導(dǎo)電復(fù)合物的制。導(dǎo)電復(fù)合物的電導(dǎo)率以及機(jī)械性能受CNT的分散狀態(tài)、CNT的有序排列以及基體與CNT間的相容性影響。CNT在基體中得充分分散(以單根或幾根CNT聚集體的狀態(tài)存在)，是制備高性能CNT復(fù)合物前提。CNT是非極性材料，并且比表面積大，因而CNT間范德瓦爾斯力巨大。這些都導(dǎo)致CNT易在水溶液中絮聚，難以穩(wěn)定分散在水中。人們對CNT化學(xué)改性以提高CNT的分散性能進(jìn)行了大量深入研究。但化學(xué)改性會破壞CNT本身的結(jié)構(gòu)，增加產(chǎn)品的成本；由于合成聚合物或者官能團(tuán)的引入，會減少CNT間的連接從而降低產(chǎn)品的導(dǎo)電性。為替代合成聚合物的使用，對低成本納米材料分散CNT的研究逐漸增多，其中納米纖維素備受關(guān)注。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電MoS2膜，以期用于制備鈉離子電池檢測。本發(fā)明的另一目的是提供由上述導(dǎo)電MoS2膜所制備的鈉離子電池。
[0006]技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種導(dǎo)電MoS2膜，所述的膜由質(zhì)量比為40?85:10?45:5?20的MoS2、NFC和CNT組成。
[0007]一種制備所述的導(dǎo)電MoS2膜的方法，包括以下步驟:
O 5g未干燥過的絕干針葉木漿與78mg TEMPO，514mg NaBr充分混合均勻；反應(yīng)通過30mL 12%NaC10的加入引發(fā)，并在室溫?cái)嚢柘掳l(fā)生反應(yīng)；體系的pH值通過NaOH控制穩(wěn)定在10.5 ;直至體系內(nèi)剩余NaClO反應(yīng)完全結(jié)束；反應(yīng)后的漿料通過過濾洗滌干凈，至pH呈中性；將得到的纖維配成1%的濃度通過微射流機(jī)在5?25KPa壓力下處理；得到透明納米纖維素分散液；
2)按配比將MoS2分散在納米纖維素分散液中；
3)在分散液中添加配比量的CNT，獲得混合分散溶液；
4)過濾含CNT的MoS2分散液，得到導(dǎo)電MoS2膜，在真空干燥箱內(nèi)，100°C干燥即可。
[0008]—種含有所述的導(dǎo)電MoS2膜的鈉離子電池:為以MoS2膜為工作電極,金屬鈉為對電極組裝而成的紐扣半電池。
[0009]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果:本發(fā)明在MoS2分散溶液中添加導(dǎo)電CNT，獲得導(dǎo)電MoS2薄膜，用于鈉離子電池組裝。電池第一個循環(huán)的充電電容為335mAh/g，效率為43.8% ;當(dāng)進(jìn)行到第三個循環(huán)時，效率提高到89.7%。NFC輔助分散得到的MoS2膜可以用于鈉離子電池的制備，具有很好的實(shí)用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是TEMPO法氧化纖維素的表征結(jié)果圖；
圖2是TEMPO氧化纖維素一次通過微射流機(jī)以后便可得到NFC的表征結(jié)果圖；
圖3是分散后的BN與MoS2表征結(jié)果圖；
圖4是TEM表征分散的結(jié)果圖；
圖5是NFC分散CNT結(jié)果圖；
圖6是導(dǎo)電MoS2膜表征結(jié)果圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明不受以下實(shí)施例的限制。
[0012]以下實(shí)施例中使用到的主要試劑與儀器如下:
BN 粉(Graphene supermarket, Inc.);紫外光譜儀 UV-Vis Spectrometer Lambda35 (PerklnElmer, USA);透射電鏡(TEM，F(xiàn)EI QUANTA 200，美國)；Zeta 電位測試儀型號為Zetasizer Nano ZS90 (Malvern Instruments, Worcestershire, UK);動態(tài)力學(xué)分析儀分析(DMA，Q800);日立(HITACHI)S-510 掃描電鏡；超聲儀(FS 110D,Fisher Scientific)。漂白針葉木漿板為巴西紅魚牌，漿先經(jīng)過瓦力打漿機(jī)打到加拿大游離度為150mL。
[0013]實(shí)施例1 NFC制備與表征
5g未干燥過的絕干針葉木漿與78mg TEMPO，514mg NaBr充分混合均勻。反應(yīng)通過30mL12%NaC10的加入引發(fā)，并在室溫?cái)嚢柘掳l(fā)生反應(yīng)。體系的pH值通過NaOH控制穩(wěn)定在10.5。直至體系內(nèi)剩余NaClO反應(yīng)完全結(jié)束。反應(yīng)后的漿料通過過濾洗滌干凈，至pH呈中性。將得到的纖維配成1%的濃度通過微射流機(jī)在5?25KPa壓力下處理。得到透明納米纖維素(NFC)分散液。分散液忙存與4°C冰箱內(nèi)待用。
[0014]掃描電鏡(SEM)觀察:將待測樣品進(jìn)行真空干燥后，粘臺、真空噴金，操作條件電壓為20kV。
[0015]納米纖維素的長寬度采用透射電鏡與纖維形貌通過原子力顯微鏡(AFM)表征。TEM制樣時滴10 μ L納米纖維素溶液在炭網(wǎng)上,多余的液體用濾紙吸走,操作電壓為100kV。AFM制樣時，滴10 μ L納米纖維素溶液在IcmX Icm的硅片上，通過旋涂儀將納米纖維素在硅片上涂勻。干燥后在輕敲模式下進(jìn)行觀察表征。
[0016]溶液Zeta電位通過Zeta電位測試儀得到。測試時NFC溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7 mg/mL, pH 為 7.8。
[0017]表征結(jié)果如圖1所示，其中a-c是TEMPO氧化纖維的SEM圖，d是TEMPO氧化纖維制備的透明紙，e是將導(dǎo)電墨水寫到TEMPO氧化纖維制備的紙上，f是電表測試顯示寫上的導(dǎo)電線具有良好的導(dǎo)電性，g是在TEMPO氧化纖維制備的紙上通過圓珠筆畫得二極管。TEMPO氧化處理纖維以后，纖維表面C6位羥基被氧化為羧基，增加了纖維上的帶電基團(tuán)含量。同時由于纖維的氧化反應(yīng)與機(jī)械攪拌的作用力，纖維間的結(jié)合強(qiáng)度降低，纖維表面發(fā)生細(xì)胞壁的破損，甚至出現(xiàn)縱向開裂(圖1中的a-b)。與此同時，纖維的長度降低、寬度降低，溶液中細(xì)小纖維含量增加。高倍掃面電鏡下觀察纖維表面(圖1中的c)可知，表面含有大量的微細(xì)纖維，并且呈網(wǎng)狀排列。這符合木材初生壁內(nèi)微細(xì)纖維的結(jié)構(gòu)。TEMPO氧化后的纖維雖然絕大部分仍為微米纖維，但是溶液具有一定的粘度與透明度。直接過濾TEMPO氧化后的纖維可以得到透明且有一定霧度的紙(圖1中的d)。同時紙張保持了良好的書寫性能，與表面光滑度。表面光滑度可能主要有制備過程中產(chǎn)生的納米纖維沉積在紙張表面造成。圖1中的e-g為在紙張上書寫導(dǎo)電材料，制備可書寫的紙基電子設(shè)備。
[0018]TEMPO氧化纖維素一次通過微射流機(jī)以后便可得到NFC，結(jié)果如圖2所示，其中，低倍a與高倍b下得NFC的TEM圖，c為NFC的AFM圖，d為NFC溶液，e為綠色激光照射NFC溶液，f為NFC溶液濃度為1%時的偏光顯微鏡圖片，g為NFC凝膠。通過微射流機(jī)的壓力越大，得到的NFC尺寸越小。圖2中的a為通過25KPa壓力的微射流機(jī)處理得到的NFC。其直徑小于10nm，長度在幾百納米。高倍率TEM圖(圖2中的b)顯示NFC具有漂亮的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。AFM也被用來表征NFC形貌(圖2中的c )，AFM圖中顯示的NFC直徑略大于TEM結(jié)果，這與表征手段有關(guān)。NFC的水溶液的特點(diǎn)在于其光學(xué)透明性(圖2中的d)，以及納米溶液的丁達(dá)爾現(xiàn)象。由于NFC表明含有TEMPO氧化引入的帶電基團(tuán)，NFC可以穩(wěn)定分散在水中。對NFC溶液進(jìn)行Zeta電位測試知:溶液的Zeta電位為-64.9mV,證實(shí)了溶液的良好穩(wěn)定性。NFC具有自組裝的特性，當(dāng)NFC溶液濃度為1%時，溶液開始體現(xiàn)出液晶形態(tài)，如圖2中的e所示。進(jìn)一步提高NFC溶液的濃度，NFC凝膠變會形成，如圖2中的f。
[0019]實(shí)施例2 BN、MoS2與CNT的分散與表征
先把市售BN粉(Graphene supermarket, Inc.)與對應(yīng)BN質(zhì)量10wt% NFC在水中混合。BN初始濃度為5mg/mL。分散通過將混合液在槽式超聲儀中超聲(槽式超聲儀，超聲功率200W，超聲時間30h)實(shí)現(xiàn)。超聲后的溶液在3000r/min轉(zhuǎn)速下離心15min，然后分離出上層清液。溶液的吸收光譜在紫外光譜儀上測試得到。
[0020]MoS2以礦石形式存在(SPI Supplies)，分散方法同BN分散方法。NFC的添加量分別為MoS2質(zhì)量的10wt%和50wt%。超聲時間為4h，離心轉(zhuǎn)速為5000r/min。溶液的吸收光譜在紫外光譜儀上測試得到。
[0021]先把CNT (Carbon Solut1n)與質(zhì)量比1:1的NFC在水中混合。CNT初始濃度為lmg/mLo然后將混合液在探頭式超聲儀中超聲5min。超聲后的溶液在3000r/min轉(zhuǎn)速下離心15min，分離出上層清液。溶液的吸收光譜在紫外光譜儀上測試得到。
[0022]分散后的BN與MoS2采用透射電鏡表征。TEM制樣時滴10 μ L分散液在炭網(wǎng)上，多余的液體用濾紙吸走干燥。
[0023]溶液Zeta電位通過Zeta電位測試儀得到。測試時BN溶液pH為7.8 ；MoS2溶液pH為7.7;CNT溶液pH值為7.7。
[0024]結(jié)果如圖3所示，其中，a為NFC的AFM圖，b為未含有以及含有NFC的BN分散液靜置10天以后的圖，c為未含有以及含有NFC的MoS2分散液的靜置2月后的圖，d_e為分別為BN和MoS2紫外吸收光譜，插入圖分別為一次性分散得到的BN分散液與MoS2分散液。二維材料的分散通過使用NFC為分散劑在槽式超聲儀中超聲實(shí)現(xiàn)。用作分散劑的NFC長度約50-200nm，直徑約10_20nm(圖3中的a)。因?yàn)閹щ娀鶊F(tuán)的引入，NFC水分散液非常穩(wěn)定，且溶液透明。溶液的穩(wěn)定性通常使用zeta電位表征。Zeta電位小于20或者大于_20mV標(biāo)明溶液不穩(wěn)定；數(shù)值在20-30mV或者-30到_20mV時溶液處于亞穩(wěn)狀態(tài)；數(shù)值在30_40mV或者-40到-30mV時，溶液為較穩(wěn)定溶液；在數(shù)值為40-60mV或者-60到_40mV時，為穩(wěn)定溶液；數(shù)值大于60mV或者小于-60mV時為非常穩(wěn)定的溶液。NFC溶液的Zeta電位為-64.9mV,證實(shí)了溶液有良好的穩(wěn)定性。被分散的BN為粉末狀，平均橫向尺寸為5 μ m ；MoS2以礦物形式存在。由于分散劑NFC的加入，BN很簡單就被分散在水中。得到的BN溶液，濃度為1.1mg/mL,分散得率(分散液中BN質(zhì)量與原料中BN質(zhì)量比)為22%，是目前超聲波法分散BN的最高得率。并且得到的BN分散液具有良好的穩(wěn)定性。如圖3中的b所示:分散液靜置10天以后，未加NFC分散劑的溶液出現(xiàn)絮聚沉淀現(xiàn)象，加入NFC分散劑的BN分散液仍然非常穩(wěn)定。溶液的穩(wěn)定性主要是由NFC表面羧基產(chǎn)生的靜電排斥力造成。為表征溶液的穩(wěn)定性，測試了溶液的zeta電位。NFC輔助分散的BN溶液，Zeta電位為-41.9mV，表明溶液穩(wěn)定性好，同時也證明了靜電排斥力穩(wěn)定機(jī)理。因?yàn)镸oS2的疏水性，很難在水中分散。然而添加NFC后MoS2很容易被分散在水中。通常在有機(jī)溶劑中需要超聲大于20h才能MoS2分散，力口入NFC后，超聲4h便可得得到分散得率18%的MoS2分散液。對比未加NFC的MoS2分散液，NFC輔助分散的MoS2分散液顏色較深。計(jì)算MoS2分散液濃度可知，添加10% NFC的分散液濃度為0.3mg/mL,添加50wt% NFC的分散液濃度為0.9mg/mL。這一結(jié)果表明增加NFC添加量可以提高M(jìn)oS2的分散。MoS2分散整個過程只需要4h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于離子插入法分散MoS2K需要的時間(20h)。并且整個過程只需要在開始時添加MoS2質(zhì)量的10%的NFC，分散劑用量明顯低于其他聚合物輔助分散的分散劑用量。通常聚合物用量為MoS2質(zhì)量的10倍。NFC添加量也低于用分散劑方法分散MoS2時分散劑的用量(分散劑用量為MoS2質(zhì)量的30wt%)。NFC輔助分散得到的MoS2分散液非常穩(wěn)定。圖3中的c為MoS2分散液靜置一段時間以后的照片。未加NFC的MoS2分散液靜置I天以后便沉淀下來，而NFC輔助分散的MoS2分散液靜置2個月以后仍非常穩(wěn)定。測試10%NFC輔助分散的MoS2分散液Zeta電位為-38.3 mV,表明溶液很穩(wěn)定。
[0025]對溶液進(jìn)行了紫外吸收光譜測試，來檢測溶液是否為良好分散的溶液。圖3中的d為BN分散液的吸收光譜，在203nm處有一明顯的BN特征吸收峰，與報(bào)道的BN分散液吸收峰位置一致。圖3中的e為MoS2分散液吸收光譜圖，波普分別在605nm與664 nm處有兩明顯的吸收峰。這兩處的吸收峰與研磨輔助液體分散的MoS2分散液峰位置一致。分散液的吸收光譜圖證明了材料已被分散為單層或者多層納米片在溶劑中。上述結(jié)果表明以NFC為分散劑可以有效的將BN和MoS2分散在水中。分散的方法簡單、高效，適合二維材料的大規(guī)模分散。實(shí)驗(yàn)室條件下可以容易的一次性得到200mL 二維材料分散液。圖3中的d-e的插入圖分別為一次性分散得到的BN分散液與MoS2分散液。
[0026]以TEM來表征分散的BN片的大小，如圖4所示，a_b為未含有以及c為含有NFC的BN分散液的TEM圖，d為未含有以及e-f為含有NFC的MoS2分散液的TEM圖，g_i為NFC分散的BN的TEM圖及相應(yīng)的元素標(biāo)記圖，紅色箭頭指向纖維。未加NFC分散得到的BN橫向尺寸在50-300nm范圍(圖4中的a-b)。加入NFC分散劑的BN橫向尺寸大小從200 nm到微米不等(圖3中的C)。這是因?yàn)?，NFC吸附在BN片上，保護(hù)BN片不被超聲波引起的分散力打碎。類似的結(jié)果在MoS2的分散中也由體現(xiàn)。未加NFC的MoS2分散液中，MoS2橫向尺寸大小約為10nm ;加入NFC分散劑的MoS2分散液中MoS2橫向尺寸大小約為500nm (圖4中的d-f)。為明顯表示NFC吸附在BN/MoS2片上，以BN為例進(jìn)行了元素標(biāo)記。圖4中的g為進(jìn)行元素標(biāo)記的BN片，圖4中的h-1分別為N和B的元素標(biāo)記圖，表明所選的片為BN。圖4中的j為O元素的標(biāo)記圖，表明NFC在BN片上的分布。由圖可知BN片上有大量NFC。
[0027]圖5是NFC分散CNT結(jié)果圖，其中，a中I是未添加NFC和2添加NFC的SWNT分散在水中的圖片，b是NFC溶液與NFC分散的CNT溶液的紫外光譜圖，c是CNT-NFC凝膠。
[0028]所使用的CNT為部分改性過的單壁碳納米管(SWNT)，直徑大約5nm，長度1_5 μ m,分散前呈粉末狀。CNT的分散通過超聲波處理實(shí)現(xiàn)，超聲后對溶液進(jìn)行離心以去除未分散的CNT。圖5中的a為CNT超聲分散后靜置I天后的狀態(tài)，I號樣品內(nèi)未添加NFC，2號樣品內(nèi)添加了與CNT質(zhì)量1:1的NFC。結(jié)果顯示添加NFC的樣品穩(wěn)定性更高，不易絮聚。對得到的NFC溶液進(jìn)行Zeta電位表征，得到溶液的Zeta電位為-54.9mV，表明溶液穩(wěn)定性高。純的NFC溶液Zeta電位為-54.9mV對溶液進(jìn)行紫外光譜分析，圖譜中出現(xiàn)SWNT特征峰，顯示CNT被有效分散(圖5中的b)。這種分散方法使得CNT的大規(guī)模分散成為可能，而得到的CNT溶液可用于制備導(dǎo)電復(fù)合物、導(dǎo)電墨水等。將CNF稀溶液濃縮即可得到CNT凝膠(圖5中的c)，對凝膠以不同方式干燥便可制備不同的導(dǎo)電復(fù)合物。
[0029]以上結(jié)果表明NFC可以作為分散劑將BN、MoS2、CNT分散于水中。
[0030]實(shí)施例3
過濾含CNT的MoS2分散液得到導(dǎo)電MoS2 IKMoS2:NFC:CNT質(zhì)量比為67:16.5:16.5)。得到的導(dǎo)電MoS2膜在真空干燥箱內(nèi)于100°C—天。干燥后的MoS2膜裁成3/8大小并稱質(zhì)量。然后以MoS2膜為工作電極，金屬鈉為對電極組裝成紐扣半電池進(jìn)行電化學(xué)性能測試。隔膜紙與2025紐扣電池組件由MTI公司提供。電解液為IM的NaPF6在EC-DMC中。電池在B1logic VMP3上測試，測試電壓范圍為0.Γ2.35V，電流密度為10mA/g。
[0031]表征結(jié)果如圖6所示，其中，a為MoS2透明薄膜，b為MoS2透明薄膜橫截面SEM圖，c為MoS2含量為13%的膜的應(yīng)力應(yīng)變曲線，d為鈉電池的前三個充放電曲線。
[0032]圖6中的a為由過濾MoS2分散液制備得到的透明薄膜。薄膜的SEM橫截面(圖6中的b)顯示，薄膜具有層狀結(jié)構(gòu)，對于存儲鈉或者鋰具有重要作用。MoS2薄膜同樣具有高強(qiáng)度。直接過濾MoS2分散液得到的薄膜強(qiáng)度為50±4MPa。MoS2含量為13%的復(fù)合薄膜其抗張強(qiáng)度為可達(dá)159± ISMPa (圖6中的C)。這個強(qiáng)度高于MoS2-熱塑性聚氨酯復(fù)合薄膜(34MPa, 5wt% MoS2),MoS2-聚氨酯復(fù)合薄膜(?46MPa, 15wt% MoS2)和MoS2-聚乙烯醇復(fù)合薄膜(127MPa，0.25wt% MoS2)0高機(jī)械強(qiáng)度的獲得與薄膜中NFC的存在有重要關(guān)系。另外，一維NFC與二維MoS2材料的結(jié)合類似于珍珠層的結(jié)構(gòu)。珍珠層的結(jié)構(gòu)是現(xiàn)今用于制備高強(qiáng)材料所模擬的結(jié)構(gòu)，即規(guī)整二維片狀材料與聚合物涂層相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。更多功能性MoS2可簡單的通過在MoS2分散液中添加功能原料的方式制備。如在MoS2分散液中添加CNT可制備導(dǎo)電MoS2膜。得到的導(dǎo)電MoS2膜可以用于柔性那電池的組裝。
[0033]導(dǎo)電MoS2膜的電化學(xué)性質(zhì)通過組裝MoS2鈉半電池測試。電池中，MoS2為工作電極、金屬鈉為對電極。CNT的添加用于提高膜的導(dǎo)電性。膜中質(zhì)量比MoS2:NFC:CNT為67:16.5:16.5。圖6中的d為鈉電池的前三個循環(huán)的充放電循環(huán)曲線。測試電壓范圍為0.1-2.35 V，測試電流密度為10mA/g。第一個循環(huán)在電壓為0.85V左右有個平臺，這主要是由固態(tài)電解質(zhì)的形成造成。第一個循環(huán)的充電電容為335mAh/g。]\1052膜電化學(xué)性能的測試表明，NFC輔助分散得到的MoS2膜可以用于鈉離子電池的制備。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電MoS2膜，其特征在于:所述的膜由質(zhì)量比為40?85:10?45:5?20的此52、即〇和CNT組成。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電此&膜的方法，其特征在于:包括以下步驟: O 5g未干燥過的絕干針葉木漿與78mg TEMPO，514mg NaBr充分混合均勻；反應(yīng)通過30mL 12%NaC10的加入引發(fā)，并在室溫?cái)嚢柘掳l(fā)生反應(yīng)；體系的pH值通過NaOH控制穩(wěn)定在10.5 ;直至體系內(nèi)剩余NaClO反應(yīng)完全結(jié)束；反應(yīng)后的漿料通過過濾洗滌干凈，至pH呈中性；將得到的纖維配成1%的濃度通過微射流機(jī)在25KPa壓力下處理；得到透明納米纖維素分散液； 2)按配比將MoS2分散在納米纖維素分散液中； 3)在分散液中添加配比量的CNT，獲得混合分散溶液；4)過濾含CNT的MoS2分散液，得到導(dǎo)電MoS2膜，在真空干燥箱內(nèi)，100°C干燥即可。
3.一種含有權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電MoS2膜的鈉離子電池，其特征在于:為以MoS2膜為工作電極，金屬鈉為對電極組裝而成的紐扣半電池。
【文檔編號】H01M4/58GK104409697SQ201410548729
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】戴紅旗, 李媛媛, 胡良兵, 祝紅麗 申請人:南京林業(yè)大學(xué)