[發明專利]一種純有機聚合物鋰離子電池電極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710672195.8
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107644996B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 劉建軍;夏書標;李付紹;成飛翔;劉騰
• 申請（專利權）人: 曲靖師范學院
• 主分類號: H01M4/60
• 分類號: H01M4/60;H01M10/0525
• 代理公司: 云南省曲靖市專利事務所 53104
• 代理人: 許永昌

一種純有機聚合物鋰離子電池電極材料的制備方法，將4,4',4''?三氨基三苯甲烷溶解在至少20ml的乙酸中；然后緩慢滴加到30ml溶有1,4,5,8?萘四甲酸酐的DMF溶液中。將1步溶液在不低于160℃下攪拌過濾得到P?NDI晶體。將2步得的晶體物分別用四氫呋喃、甲醇、丙酮索氏提取真空干燥得到純有機聚合物。將3步驟中得的純有機聚合物、聚偏氟乙烯、導電炭黑Super?P按照質量比配置成混合物，加入溶劑N?甲基吡咯烷酮制成漿料。將4步的漿料，涂覆在銅箔上，厚度不大于60μm，干燥得鋰離子電池負極極片，再切成圓形極片，金屬鋰片作為對電極；在手套箱中組裝成2032型扣式電池。

技術領域

本發明屬于一種純有機聚合物鋰離子電池電極材料的制備方法。

背景技術

隨著新能源與新能源技術的不斷發展，鋰離子電池得到越來越多的關注。過去二十年，鋰離子電池發展迅猛，已經在小型電子設備、移動通訊、電動汽車、儲能等領域得到廣泛應用。但是鋰離子電池的能量密度始終沒能達到人們的需求，其原因是目前常用的電極材料都具有相應的不足和短板。如商業應用最早的LiCoO₂層狀結構型及其衍生物能量密度和循環性能都不夠高，且Co的價格高昂、有毒，不能滿足綠色環保的發展理念。聚陰離子型LiFePO₄及其衍生物具有較高的循環穩定性和安全性，但是能量密度較低且低溫性能差。尖晶石LiMn₂O₄正極材料及其衍生物，理論比容量低且高溫循環穩定性差。

鋰離子電池負極材料也在飛速發展，出現石墨、硅、氧化物、石墨烯、Li₄Ti₅O₁₂等眾多負極材料，但是商業最成熟負極材料仍然是石墨，其他材料仍然存在許多的缺點亟待解決。因此，開發新體系的正負極材料顯得當務之急。而有機物電極是一種新穎的電極材料，未來有可能廣泛應用于鋰離子電池。因為有機物價格低廉，資源豐富，這一優點是過渡金屬無法比擬的。有機物之所以能作為電極材料是因為有目的設計的有機物電極具有非常好的氧化還原電對，并且可以設計許多新穎的結構形態。此外，有機物電極比較容易控制的HOMO/LUMO能級，同時有機物具有結構的靈活性，可以為尺寸較大的離子（102pm）提高遷移的通道。因此具有氧化還原電對的有機物材料非常適合鋰離子電池。

發明內容

本發明的目的是公開一種純有機聚合物鋰離子電池電極材料的制備方法，以提供一種純有機聚合物鋰離子電池電極材料產品，解決目前鋰離子電池電極材料存在的不足問題。

技術方案：

一種純有機聚合物鋰離子電池電極材料的制備方法，具體包括如下步驟：

（1）將4,4',4''-三氨基三苯甲烷（0.723g，2.5mmol）溶解在至少20ml的乙酸中；然后緩慢滴加到30ml溶有1,4,5,8-萘四甲酸酐(1.00g，3.75mmol)的DMF溶液中；按摩爾比1:1.5。

（2）將步驟（1）中混合溶液在不低于160℃下，攪拌20-24小時，過濾得到P-NDI黃褐色晶體。

（3）將步驟（2）中得到黃褐色塊狀晶體P-NDI聚合物分別用四氫呋喃、甲醇、丙酮索氏提取不低于12小時，真空干燥12小時，得到純有機聚合物P-NDI。

（4）將步驟（3）中得到純有機聚合物P-NDI、聚偏氟乙烯（PVDF）、導電炭黑Super-P按照質量比50:15:35或60:10:30配置成混合物，加入溶劑N-甲基吡咯烷酮（NMP），攪拌不低于2小時后制備成鋰離子電池電極漿料。

（5）將步驟（4）中制備成鋰離子電池電極漿料，涂覆在金屬銅箔上，銅箔厚度為12μm，涂覆厚度不大于60μm，在溫度不低于100℃下干燥不低于12小時，得到鋰離子電池負極極片。