[發明專利]同步聚合法制備電極材料的方法

有效

• 申請號: 201710019492.2
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106848217B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 楊應奎;陸贇;李冉;高鵬遠;張愛清
• 申請（專利權）人: 中南民族大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/48;C01B32/05
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西

1.一種同步聚合法制備電極材料的方法，其特征在于：將有機醇類單體和無機氧化物前驅體按等官能團比進行混合，再將酸催化劑加到混合物中，在80～100℃的溫度下反應2～3h，使有機醇類單體和無機氧化物前驅體同步聚合成相互結合的兩種高聚物的混合物，經過萃取、干燥后，在無氧環境下碳化得到碳材料和無機氧化物的復合電極材料；

所述有機醇類單體為2-噻吩甲醇；

所述無機氧化物前驅體為硅酸四乙酯、硅酸四丙酯、硅酸四丁酯、鈦酸四乙酯、鈦酸四丁酯、四叔丁基錫烷或四叔丁基鍺烷；

催化所用的酸為無機酸或有機酸；所述無機酸為鹽酸水溶液或氫氟酸水溶液；所述有機酸的溶質為三氟乙酸或三氟甲基磺酸酐，溶劑為二氯甲烷、氯仿、甲苯或丙酮；

所述有機醇類單體和無機氧化物前驅體的物質的量之和與酸催化劑的物質的量的比值為5～20。

2.根據權利要求1所述的同步聚合法制備電極材料的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)同步聚合：將有機醇類單體和無機氧化物前驅體按等官能團比進行混合，再將酸催化劑緩慢滴加到所得混合物中，滴加速率以半小時滴加完全為準，在80～100℃的溫度下反應2～3h，得到棕色產物A；

2)萃取和干燥：對產物A進行反復萃取，取下層高聚物的濁液進行真空干燥，得到棕黑色產物B；

3)碳化：將產物B磨細后放在磁舟之中，再將磁舟放在管式馬弗爐內，在無氧環境下加熱碳化；碳化完全后，冷卻得到純黑色產物C，即為碳材料和無機氧化物的復合電極材料。

3.根據權利要求1或2所述的同步聚合法制備電極材料的方法，其特征在于：還包括以下步驟：將所述復合電極材料通過化學腐蝕的方式刻蝕掉其中的無機氧化物，純化干燥后得到不含無機氧化物的碳電極材料。

4.根據權利要求1或2所述的同步聚合法制備電極材料的方法，其特征在于：所述碳化步驟中，通入氮氣或氬氣作為保護氣體，升溫速率控制在2℃/min～3℃/min，升溫至500～900℃后保溫1～2h。

5.根據權利要求1或2所述的同步聚合法制備電極材料的方法，其特征在于：萃取時采用二氯甲烷、氯仿、四氯化碳或丙酮作為萃取劑。

6.根據權利要求1或2所述的同步聚合法制備電極材料的方法，其特征在于：采用以下方式進行干燥：真空烘箱干燥、氣流干燥或常壓烘箱干燥。

7.根據權利要求1所述的同步聚合法制備電極材料的方法，其特征在于：具體步驟如下：

①量取2-噻吩甲醇10.0g、硅酸四乙酯4.90mL，然后放入圓底燒瓶中攪拌均勻；

②量取442μL的三氟乙酸并溶解在20.0mL的二氯甲烷中，充分攪拌，使其混合均勻，并將該溶液緩慢滴加到裝有2-噻吩甲醇以及硅酸四乙酯的混合物的圓底燒瓶之中，半小時滴加完全；

③搭好冷凝回流裝置，在90℃下加熱攪拌2.5h，得到棕色產物A，然后取出產物A，在室溫下靜置，待冷卻后加入二氯甲烷進行萃取，取下層濁液在40℃下真空干燥，得到棕黑色產物B；

④將干燥的產物B在研缽中磨細并放在磁舟之中，持續通0.5h氮氣以去除管式馬弗爐中的空氣，然后在氮氣氣氛下以3.0℃/min的速度加熱到900℃并保溫1h使其碳化，待溫度自然冷卻到60℃以下，將產物取出來，此時得到的是純黑色產物C；

⑤將產物C放在聚四氟乙烯的容器中，并加入氫氟酸對產物C中的二氧化硅進行刻蝕，得到黑色的多孔碳材料，然后將其用去離子水溶解，反復離心，直到離心到PH＝7，最后一次用乙醇溶解，進行抽濾，蒸干，得到黑色產物即為硫摻雜的碳材料。