本发明属于结构储能复合材料领域，具体涉及一种集流体与极耳一体成型的碳纤维电极及其制备方法和应用。
背景技术：
1、锂离子电池，作为当今储能行业的明星产品，蕴含了高效能和环保的特质，因而在电动汽车、便携式电子设备等领域享有广泛应用。这种电池以其优异的性能和环境友好的特点成为各种移动设备的首选电源，其高能量密度和长周期寿命使其在现代生活中扮演着不可或缺的角色。
2、碳纤维则是一种备受瞩目的材料，其轻量化和高强度的特性赋予了它在多个领域的重要地位。具备良好导电性和化学稳定性的碳纤维被广泛应用于各类先进技术中，其中包括作为锂离子电池正极材料的重要角色。其在锂离子电池中的运用，不仅增加了电池的性能，同时也使得电池更加轻盈、紧凑，从而提高了设备的使用便捷性和可携性。
3、然而，传统结构储能复合材料在碳纤维电极的制备过程中使用金属极耳进行电流引入引出，在极耳粘接过程中，增加了电芯与极耳之间的界面接触电阻，使得结构储能复合材料在充放电过程中消耗电能，导致其循环性能、容量保持率较低。
4、本发明提高的碳纤维电极的集流体与极耳是一体成型的，与金属极耳相比，降低了其界面电阻，而在碳纤维极耳上涂导电银胶增加碳纤维极耳的导电性，可以提高结构储能复合材料的循环性能与容量保持率。
技术实现思路
1、本发明的目的在于一种集流体与极耳一体成型的碳纤维电极及其制备方法和应用。本发明的碳纤维电极的集流体与极耳是一体成型的，与金属极耳相比，降低了其界面电阻，而在碳纤维极耳上涂导电银胶增加碳纤维极耳的导电性，可以提高结构储能复合材料的循环性能与容量保持率。
2、为达到上述技术目的，本发明是按照以下技术方案实现的：
3、一种集流体与极耳一体成型的碳纤维电极的制备方法，过程如下：
4、（1）将涂敷有正负极浆料的碳纤维编织布裁剪为合适形状，留出极耳；
5、（2）在极耳正反面涂抹导电银胶，固化，即得。
6、进一步地，步骤（1）中，正极浆料是将石墨、导电剂、粘结剂均匀混合于nmp中，然后涂覆在碳纤维编织布上，导电剂为super-p、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或两种以上任意比例的混合物，粘结剂为pvdf和ptfe中的一种或两种任意比例的混合物，石墨、导电剂、粘结剂的质量比为8:1:1，正极浆料在碳纤维编织布上的涂覆厚度为3~10微米。
7、进一步地，步骤（1）中，负极浆料是将负极材料、导电剂、粘结剂均匀混合于nmp中，然后涂覆在碳纤维编织布上，正极材料为磷酸铁锂、镍钴锰三元合金、镍钴铝三元合金、镍钴锂三元合金中的一种，导电剂为super-p、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或两种以上任意比例的混合物，粘结剂为pvdf和ptfe中的一种或两种任意比例的混合物，负极材料、导电剂、粘结剂的质量比为8:1:1，负极浆料在碳纤维编织布上的涂覆厚度为1~5微米。
8、进一步地，步骤（1）中，导电银胶在碳纤维编织布上的负载量为0.2~0.5g/cm2，固化是指在90~100℃固化2.5h~3.5h。
9、上述的制备方法制得的集流体与极耳一体成型的碳纤维电极。
10、上述的集流体与极耳一体成型的碳纤维电极在锂离子电池或铝离子电池中的应用。
11、具体地，锂离子或铝离子电池的组装过程如下：
12、（1）将1,3-双(n,n-二缩水甘油氨甲基)环己烷树脂与聚乙二醇200加入到烧杯中，室温搅拌直至获得完全均一溶液，然后加入pacm固化剂混合均匀，其中1,3-双(n,n-二缩水甘油氨甲基)环己烷树脂、聚乙二醇200与pacm固化剂的质量比为1:（2~3）:（0.2~0.6）；
13、（2）将制作好的正负极材料，按照正极材料/玻璃纤维隔膜/负极材料铺层后通过真空辅助树脂灌注成型工艺灌注树脂，对树脂进行固化；
14、（3）将固化后的树脂脱模，在去离子水中浸泡20h~30h去除聚乙二醇200，干燥；
15、（4）将干燥后的样品浸泡在六氟磷酸锂离子液体电解质或咪唑类氯铝酸盐离子液体中20h~30h，得到碳纤维锂结构储能复合材料或碳纤维铝结构储能复合材料，后使用铝塑膜封装结构储能复合材料。
16、优选地，所述固化是指以2~5℃/min的升温速率先在120~150℃保温50min~70min，再在160~200℃保温20min~40min进行固化。
17、优选地，树脂的包覆量为50~100mg/cm2，六氟磷酸锂离子液体电解质具体是指1mlipf6 in dec:dmc:ec=1:1:1 vol% with 1%vc，铝离子液体电解质是指咪唑类氯铝酸盐离子液体，具体为1-乙基-3-甲基咪唑氯铝酸盐（alcl3:[emim]cl=1.3:1 摩尔比，多多化学试剂）。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19、（1）本发明通过将碳纤维集流体与极耳一体成型的方法制备结构电极，使碳纤维结构电极与传统金属极耳的碳纤维电极相比，减少极耳与集流体的接触电阻。
20、（2）本发明通过导电银胶对碳纤维极耳进行涂抹固化，增强其导电性能。
21、（3）本发明提供的全碳纤维结构储能复合材料的比容量、循环性能、容量保持率、库伦效率相对比金属极耳来说都有很大提高（磷酸铁锂-石墨在0.3c的电流下有121.8mah/g的首圈放电比容量，并在50圈容量保持率超过94%）。
1.一种集流体与极耳一体成型的碳纤维电极的制备方法，其特征在于，过程如下：
2.根据权利要求1所述集流体与极耳一体成型的碳纤维电极的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，正极浆料是将石墨、导电剂、粘结剂均匀混合于nmp中，然后涂覆在碳纤维编织布上，导电剂为super-p、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或两种以上任意比例的混合物，粘结剂为pvdf和ptfe中的一种或两种任意比例的混合物，正极浆料在碳纤维编织布上的涂覆厚度为3~10微米。
3.根据权利要求1所述集流体与极耳一体成型的碳纤维电极的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，负极浆料是将负极材料、导电剂、粘结剂均匀混合于nmp中，然后涂覆在碳纤维编织布上，正极材料为磷酸铁锂、镍钴锰三元合金、镍钴铝三元合金、镍钴锂三元合金中的一种，导电剂为super-p、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或两种以上任意比例的混合物，粘结剂为pvdf和ptfe中的一种或两种任意比例的混合物，负极浆料在碳纤维编织布上的涂覆厚度为1~5微米。
4.根据权利要求1所述集流体与极耳一体成型的碳纤维电极的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，导电银胶在碳纤维编织布上的负载量为0.2~0.5g/cm2，固化是指在90~100℃固化2.5h~3.5h。
5.权利要求4任一项所述的制备方法制得的集流体与极耳一体成型的碳纤维电极。
6.权利要求5所述的集流体与极耳一体成型的碳纤维电极在锂离子电池或铝离子电池中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，锂离子或铝离子电池的组装过程如下：
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述固化是指以2~5℃/min的升温速率先在120~150℃保温50min~70min，再在160~200℃保温20min~40min进行固化。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，树脂的包覆量为50~100mg/cm2。
