一种硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料及其制备方法和应用与流程

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1.本发明属于纳米复合材料技术领域，具体涉及硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

2.随着工商业大规模发展，能源需求日益迫切，传统能源供给及使用方式逐渐无法完全满足实际的生产生活，因此，从产品开发到市场应用，新能源领域的发展正在蒸蒸日上。其中，新能源中所使用的锂/钠离子电池，由于具有高能量密度、优异的循环稳定性和较长的使用寿命、无记忆效应且绿环保等优势，已经广泛应用在动力汽车、家用便携设备和信息技术等诸多领域。
3.当前，锂离子电池正面临着原材料价格日渐走高、国内矿产资源贫乏等不利因素，使得探寻成本更加低廉且国内储存丰富的新型电池成为了一种必然趋势。目前，应用于锂离子电池负极的材料通常为石墨类材料，包括天然石墨和人工石墨，但其在钠离子电池中却无法正常使用，原因是钠离子比锂离子半径大，在石墨材料中脱嵌会引起较大的体积膨胀，使得负极结构发生破坏，极大降低了循环寿命。
4.不同于石墨负极材料，具有杂原子掺杂的碳纳米纤维材料可以作为优异的锂/钠离子电池负极材料，实现锂/钠离子在负极表面的均匀吸附和脱嵌。而在现有技术cn114335524中，杂原子掺杂的多孔碳纳米带材料，通过使用水溶性的前驱体溶液与掺杂化合物混合后进行纺丝，得到碳纳米纤维膜，但是该方法受限于前驱体溶液与掺杂化合物的相容性。
5.申请号为201810621963.1的专利公开了基于甲基纤维素的b，n双掺杂碳气凝胶及其制备方法，甲基纤维素可形成自交联的水凝胶，该水凝胶以掺杂剂硼酸铵溶液为溶剂，经过干燥，碳化，得到具有三维多孔网络结构的碳气凝胶材料，其制备方法虽然不需要考虑基体和掺杂化合物的相容性，但需要经过冷冻干燥技术来使得材料定型，制备过程复杂，不利于规模化生产。

技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料及其制备方法和应用，进一步提升了碳基纳米纤维复合材料对锂/钠离子吸附-嵌入作用。
7.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
8.本发明提供了一种硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：
9.将高分子聚合物溶于有机溶剂中，制备得到前驱体溶液；
10.将所述前驱体溶液进行静电纺丝，制得纳米纤维前驱体薄膜；
11.将所述纳米纤维前驱体薄膜进行预氧化；
12.将预氧化后的纳米纤维前驱体薄膜浸渍在硼酸铵溶液中，然后取出进行烘干、碳
化，得到硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料。
13.可选的，以所述前驱体溶液的质量为100％计，所述高分子聚合物的质量分数为6％-12％。
14.可选的，所述硼酸铵溶液的浓度为0.02-0.15mol/l。
15.可选的，所述高分子聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和聚乙烯醇中的一种或多种；
16.所述有机溶剂包括n，n-二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。
17.可选的，所述静电纺丝的工艺条件包括：纺丝电压为10-20kv，接收距离为10-18cm，推进速度为0.2-0.5ml/h，纺丝环境温度为20-40℃，环境湿度为15-60rh％。
18.可选的，所述预氧化条件为：预氧化温度为220-280℃，预氧化时间为1-4h。
19.可选的，预氧化后的纳米纤维前驱体薄膜浸渍在硼酸铵溶液中的时间为20-36h；
20.所述烘干条件为：烘干温度为50-80℃，烘干时间为6-12h。
21.可选的，所述碳化的处理过程为：将烘干后的纳米纤维前驱体薄膜在保护气氛下，以1-5℃/min的升温速率升温到600-1000℃并保温1-3h。
22.另一方面，本发明还提供一种硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料，由任意一项如上所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法制备得到，所述硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的微观形貌呈三维交联网络状结构，且硼氮共掺杂于碳基纳米纤维中。
23.另一方面，本发明还提供一种如上所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料在电池负极中的应用或在快充锂/钠离子电池中的应用。
24.根据本发明提供的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，以含碳高分子聚合物为碳源，结合硼酸铵类溶液浸渍的掺杂方式，得到了硼酸铵改性碳基纳米纤维材料。该制备方法操作简单且绿环保，所用原材料来源广泛且成本低廉，更加适合广泛生产。通过将纳米纤维前驱体薄膜浸渍在硼酸铵溶液中，解决了前驱体溶液与掺杂化合物的相容性的问题。
25.硼酸铵改性碳基纳米纤维材料，内部具有丰富的导电网络结构，能有效提升电子和离子传导能力，使得该材料在钠离子电池应用中，不仅能作为负极材料，还兼具了作为电池组分中集流体的作用。因此，在锂/钠离子电池构造过程中，硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料作为自支撑负极，能有效省去原本用作集流体的金属箔材和相应粘结剂、导电剂的使用，有利于降低电池制造成本，提升电池整体能量密度。
26.通过采用硼酸铵溶液浸渍方式对碳基纳米纤维进行硼、氮掺杂改性，既显著增加了纳米纤维的缺陷位点，有利于提升作为负极材料对锂/钠离子的吸附作用，同时又使得改性后的碳基纳米纤维的碳层间距扩大，利于充放电过程中锂/钠离子的脱-嵌及在碳材料中的存储。
附图说明
27.图1是本发明对比例1制备得到的碳基纳米纤维材料的扫描电镜图；
28.图2是本发明实施例1制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的扫描电镜图；
29.图3是本发明实施例2制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的扫描电镜图；
30.图4是本发明实施例3制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的扫描电镜图；
31.图5是本发明实施例4制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的扫描电镜图；
32.图6是本发明对比例1和实施例1-4制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的xrd图；
33.图7是本发明对比例1和实施例1-3制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的raman图；
34.图8是本发明对比例1和实施例1-4制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料用作钠离子电池负极测试的电池交流阻抗图谱；
35.图9是本发明对比例1和实施例1-4制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料用作钠离子电池负极测试的电池循环性能曲线图；
36.图10是本发明实施例7制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的扫描电镜图；
37.图11是本发明实施例8制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的扫描电镜图；
38.图12是本发明实施例1、实施例7和实施例8制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的xrd图；
39.图13是本发明实施例1、实施例7和实施例8制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料用作钠离子电池负极测试的电池循环性能曲线图。
具体实施方式
40.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
41.本发明实施例提供了一种硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：
42.将高分子聚合物溶于有机溶剂中，制备得到前驱体溶液；
43.将所述前驱体溶液进行静电纺丝，制得纳米纤维前驱体薄膜；
44.将所述纳米纤维前驱体薄膜进行预氧化，具体地，在空气中进行预氧化；
45.将预氧化后的纳米纤维前驱体薄膜浸渍在硼酸铵溶液中，然后取出进行烘干、碳化，得到硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料。
46.在本实施例中，硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，以含碳高分子聚合物为碳源，结合硼酸铵类溶液浸渍的掺杂方式，得到了硼酸铵改性碳基纳米纤维材料。该制备方法操作简单且绿环保，所用原材料来源广泛且成本低廉，更加适合广泛生产。
47.硼酸铵改性碳基纳米纤维材料，内部具有丰富的导电网络结构，能有效提升电子和离子传导能力，使得该材料在钠离子电池应用中，不仅能作为负极材料，还兼具了作为电池组分中集流体的作用。因此，在锂/钠离子电池构造过程中，硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料作为自支撑负极，能有效省去原本用作集流体的金属箔材和相应粘结剂、导电剂的使用，有利于降低电池制造成本，提升电池整体能量密度。
48.通过采用硼酸铵溶液浸渍方式对碳基纳米纤维进行硼、氮掺杂改性，既显著增加了纳米纤维的缺陷位点，有利于提升作为负极材料对锂/钠离子的吸附作用，同时又使得改性后的碳基纳米纤维的碳层间距扩大，利于充放电过程中锂/钠离子的脱-嵌及在碳材料中
的存储。
49.在一些实施例中，以所述前驱体溶液的质量为100％计，所述高分子聚合物的质量分数为6％-12％。
50.在一些实施例中，所述硼酸铵溶液的浓度为0.02-0.15mol/l。具体地，硼酸铵溶液的浓度可以为0.02mol/l、0.03mol/l、0.05mol/l、0.07mol/l、0.10mol/l、0.12mol/l、0.15mol/l中的任何一个。
51.在一些实施例中，所述高分子聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和聚乙烯醇中的一种或多种。
52.所述有机溶剂包括n，n-二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。
53.在一些实施例中，所述静电纺丝的工艺条件包括：纺丝电压为10-20kv，接收距离为10-18cm，推进速度为0.2-0.5ml/h，纺丝环境温度为20-40℃，环境湿度为15-60rh％。
54.在一些实施例中，所述预氧化条件为：预氧化温度为220-280℃，预氧化时间为1-4h。
55.在一些实施例中，预氧化后的纳米纤维前驱体薄膜浸渍在硼酸铵溶液中的时间为20-36h。
56.所述烘干条件为：烘干温度为50-80℃，烘干时间为6-12h。
57.在一些实施例中，所述碳化的处理过程为：将烘干后的纳米纤维前驱体薄膜在保护气氛下，以1-5℃/min的升温速率升温到600-1000℃并保温1-3h。具体地，保护气氛为氮气、氩气或氢气。
58.另一方面，本发明一实施例还提供一种硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料，由任意一项如上所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法制备得到，所述硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的微观形貌呈三维交联网络状结构，且硼氮共掺杂于碳基纳米纤维中。
59.另一方面，本发明一实施例还提供如上所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料在电池负极中的应用或在快充锂/钠离子电池中的应用。
60.以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
61.实施例1
62.本实施例用于说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
63.1)将聚丙烯腈溶解于n,n-二甲基甲酰胺溶剂中，大力搅拌配置成质量体积比为10％的透明聚合物前驱体溶液；
64.2)将纺丝溶液采用静电纺丝法制备成聚合物纳米纤维薄膜，静电纺丝工艺参数为：纺丝电压为10kv，纺丝液推进速度为0.5ml/h，纺丝接收距离为15cm，纺丝环境温度为25℃，环境湿度为40rh％；
65.3)将得到的纳米纤维薄膜在空气氛围下以260℃预氧化2h，得到预氧化后的纳米纤维薄膜；
66.4)将预氧化后的纳米纤维膜浸泡于浓度为0.02mol/l的硼酸铵溶液中，浸渍24h，之后取出于60℃烘干8h，得到0.02mol/l硼酸铵浸渍纳米纤维薄膜；
67.5)将得到的硼酸铵浸渍纳米纤维薄膜置于管式炉内，在保护性气氛中以600℃热处理1h，升温速率为5℃/min，得到硼酸铵改性碳基纳米纤维材料。
68.实施例2
69.本实施例用于说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：硼酸铵溶液的浓度为0.05mol/l。
70.实施例3
71.本实施例用于说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：硼酸铵溶液的浓度为0.1mol/l。
72.实施例4
73.本实施例用于说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：硼酸铵溶液的浓度为0.15mol/l。
74.实施例5
75.本实施例用于说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：前驱体溶液中聚合物的质量分数为8％。
76.实施例6
77.本实施例用于说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：前驱体溶液中聚合物的质量分数为12％。
78.实施例7
79.本实施例用于说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：
80.碳化条件为：800℃热处理1h。
81.实施例8
82.本实施例用于说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：
83.碳化条件为：1000℃热处理1h。
84.实施例9
85.本实施例用于说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括实施例2中大部分操作步骤，其不同之处在于：
86.预氧化时间为4h，硼酸铵溶液的浓度为0.05mol/l，预氧化后的纳米纤维膜在硼酸铵溶液中浸泡20h,之后取出于50℃烘干10h；
87.碳化条件为：600℃热处理3h，升温速率为3℃/min。
88.实施例10
89.本实施例用于说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括实施例3中大部分操作步骤，其不同之处在于：
90.预氧化条件为：240℃预氧化3h，硼酸铵溶液的浓度为0.1mol/l，预氧化后的纳米纤维膜在硼酸铵溶液中浸泡36h,之后取出于80℃烘干6h；
91.碳化条件为：600℃热处理2h，升温速率为3℃/min。
92.实施例11
93.本实施例用于说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括实施例4中大部分操作步骤，其不同之处在于：前驱体溶液中聚合物的质量分数为6％，预氧化条件为：280℃预氧化1h，硼酸铵溶液的浓度为0.15mol/l，预氧化后的纳米纤维膜在硼酸铵溶液中浸泡30h,之后取出于80℃烘干12h；
94.碳化条件为：600℃热处理1h，升温速率为2℃/min。
95.对比例1
96.本对比例用于对比说明本发明公开的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：将预氧化后纳米纤维薄膜置于管式炉内，在保护性气氛氛围中以600℃热处理1h，升温速率为5℃/min，得到碳基纳米纤维材料。
97.以下通过测试对本发明的有益效果进行进一步的说明。
98.将上述制备的碳基纳米纤维薄膜裁剪成直径为12mm的圆片，经酒精清洗后放入真空干燥箱中，70℃真空干燥24h后直接作为自支撑负极使用。将干燥好的自支撑负极材料放于手套箱中，组装成2032型扣式电池用于后续电化学性能测试。其中，交流阻抗测试条件为0.01hz-100khz，循环性能测试条件为100ma g-1
、电流密度在0-3.0v之间进行恒流充放电测试。
99.对制得的碳基纳米纤维薄膜进行物相分析，分析结果如下表：
100.表1
101.[0102][0103]
根据实施例1-实施例11的电化学性能测试可知，本发明制备的硼酸铵改性碳纳米纤维作为钠离子电池用自支撑负极材料，展现出优异的放电比容量和循环稳定性，经过100周充放电循环后，该电池的可逆充放电比容量可达到315.6mah/g，具有广阔的应用前景。
[0104]
将图1至图5的所得到的对比例1和实施例1-4样品的扫描电镜图同时进行比较，可发现通过硼酸铵浸渍，纳米纤维表面逐渐变得粗糙，这是由于在热处理过程中浸渍的硼酸铵分解出的nh3具有制孔的作用，从而形成多孔结构，使材料表面活性增强。使得纤维膜在作为电池自支撑负极时，能更有效吸附锂/钠离子，进而提升电池整体的工作效率和使用寿命。但随着硼酸铵浸渍浓度的增加，在图4所呈现的0.10mol/l硼酸铵改性的碳基纳米纤维膜的表面逐渐会出现一些微小裂痕，而在图5得到的0.15mol/l硼酸铵改性的碳基纳米纤维膜的表面则出现了较大面积的碳纳米纤维的断裂。同时，随着硼酸铵浸渍浓度的增加，从宏观上，得到的各个硼酸铵改性碳基纳米纤维薄膜脆性也在增加。以上结果表明，适度的硼酸铵浸渍才会有利于维持自支撑负极材料的韧性，如果过量则有可能会不利于缓解金属离子脱嵌过程中所产生的体积膨胀，因此，硼酸铵的浓度优选为0.02-0.10mol/l。
[0105]
图6是对比例1和实施例1-4制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的xrd图，从图6中可知，当硼酸铵浸渍浓度较低时(0.02和0.05mol/l)，在xrd衍射图谱中只存在石墨化碳峰，并未显示其他特征峰。而当硼酸铵浸渍浓度较高时(0.10和0.15mol/l)，在28.1
°
处均会出现结晶峰，对比pdf卡片推测是由于硼酸铵溶液浓度过大导致纤维膜结晶出某种含b结晶物。同时，随着硼酸铵浸渍浓度的增加，各个样品的碳层间距分别为0.390(对比例1)、0.388(实施例1)、0.391(实施例2)、0.393(实施例3)，这表明硼酸铵浸渍后，碳纳米纤维经过硼氮原子掺杂，会导致碳层间距缩小，但随着掺杂浓度的提升，层间距反而比未掺杂的纤维膜更大。
[0106]
图7是对比例1和实施例1-3制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的raman图，从图中可知，所有样品的都的拉曼光谱图均显示d峰(1350cm-1
，表示缺陷程度)和g峰(1580cm-1
，表示石墨化程度)。通过对各个样品峰强值(id/ig)进行计算可知，对比例1和实施例1-3所得样品的id/ig值分别为1.05、1.48、1.41和1.41，表明0.02mol/l硼酸铵溶液浸渍的碳纳米纤维膜的缺陷度相对较高。
[0107]
图8是对比例1和实施例1-4制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料用作钠离子电池负极测试的电池交流阻抗图谱，从图中和表1可知，采用对比例1和实施例1-4制备的碳
基纳米纤维自支撑负极所组装的钠离子电池位于中频区域的阻值分别为：501.2自、299.4自、378.7自、146.5自与200.4自。相比于未用硼酸铵改性的样品，具有以下优势：(1)经过硼酸铵改性碳基纳米纤维，使得b、n原子对碳基材料进行了掺杂改性，有利于提升碳基纳米纤维自支撑负极的电子和离子传导能力；(2)随着硼酸铵浸渍浓度的提升，改性后的碳基纳米纤维自支撑负极组成的电池阻抗呈现减小的趋势，结合材料的拉曼表征结果(如图7所示)分析可知，引入更多的b、n原子会使得碳材料导电性增强。
[0108]
图9是对比例1和实施例1-4制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料用作钠离子电池负极测试的电池循环性能曲线图，该测试是在电流密度为100ma g-1
的条件下进行的。图9结合表1可知，相比于对比例1制备的碳纳米纤维膜负极，适度浓度的硼酸铵(0.02mol/l硼酸铵浸渍)改性能够为碳基自支撑负极材料引入较为丰富的缺陷位点，进而增强负极对钠离子的吸附并有利于钠离子的嵌入和脱出，同时，该碳材料合适的层间距可能也有助于形成较为充裕的闭孔结构，进而提升对钠离子的存储，使得该电池的初始容量和循环稳定性都得到了较大程度地提升。随着硼酸铵浓度的提升，b、n原子掺杂含量也进一步增加，引入的缺陷反而大幅减少，同时层间距的扩大可能也引起了闭孔的缺失，进而降低了它们组成的钠离子电池的初始放电容量。
[0109]
图12是采用不同热处理温度制备得到的实施例1、7和8样品的xrd图，从图中可知，全部样品均只有典型的碳峰，且由图1、图10、图11可知，实施例1、7和8得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料的碳层间距分别为0.388、0.386和0.383nm，表明随着热处理温度的增加，材料层间距减小。
[0110]
图13是实施例1、7和8制备得到的硼酸铵改性碳基纳米纤维材料用作钠离子电池负极测试的电池循环性能曲线图，该测试是在电流密度为100ma g-1
的条件下进行的。从图中可知，所有样品均具有良好的循环稳定性，但随着样品制备过程中热处理温度的增加，电池的初始放电容量呈现逐渐降低的趋势，该原因可能是由于温度增加导致碳层间距减少，进而孔结构不利于金属离子的嵌入。因此可得知，碳化的热处理温度优选为600-800℃。
[0111]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将高分子聚合物溶于有机溶剂中，制备得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液进行静电纺丝，制得纳米纤维前驱体薄膜；将所述纳米纤维前驱体薄膜进行预氧化；将预氧化后的纳米纤维前驱体薄膜浸渍在硼酸铵溶液中，然后取出进行烘干、碳化，得到硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料。2.根据权利要求1所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，以所述前驱体溶液的质量为100％计，所述高分子聚合物的质量分数为6％-12％。3.根据权利要求1所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述硼酸铵溶液的浓度为0.02-0.15mol/l。4.根据权利要求1所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和聚乙烯醇中的一种或多种；所述有机溶剂包括n，n-二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的工艺条件包括：纺丝电压为10-20kv，接收距离为10-18cm，推进速度为0.2-0.5ml/h，纺丝温度为20-40℃，环境湿度为15-60rh％。6.根据权利要求1所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述预氧化条件为：预氧化温度为220-280℃，预氧化时间为1-4h。7.根据权利要求1所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，预氧化后的纳米纤维前驱体薄膜浸渍在硼酸铵溶液中的时间为20-36h；所述烘干条件为：烘干温度为50-80℃，烘干时间为6-12h。8.根据权利要求7所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳化的处理过程为：将烘干后的纳米纤维前驱体薄膜在保护气氛下，以1-5℃/min的升温速率升温到600-1000℃并保温1-3h。9.一种硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料，其特征在于，由权利要求1-8任意一项所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法制备得到，所述硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的微观形貌呈三维交联网络状结构，且硼氮共掺杂于碳基纳米纤维中。10.如权利要求9所述的硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料在电池负极中的应用或在快充锂/钠离子电池中的应用。

技术总结

为进一步提升现有碳基纳米纤维复合材料对锂/钠离子吸附-嵌入作用，本发明提供了一种硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料及其制备方法和应用，硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料的制备方法包括以下步骤：将高分子聚合物溶于有机溶剂中，制备得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液进行静电纺丝，制得纳米纤维前驱体薄膜；将所述纳米纤维前驱体薄膜进行预氧化；将预氧化后的纳米纤维前驱体薄膜浸渍在硼酸铵溶液中，然后取出进行烘干、碳化，得到硼酸铵改性碳基纳米纤维复合材料。基纳米纤维复合材料。基纳米纤维复合材料。