[發明專利]碳基支撐聚酰亞胺陣列及其制備方法與儲能應用

有效

• 申請號: 201811534376.5
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109546137B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 楊應奎;何怡;章慶;林冠宇;李紅
• 申請（專利權）人: 中南民族大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/60;H01M10/0525
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發明提供碳基支撐聚酰亞胺陣列及其制備方法與儲能應用，本方法包括：步驟1.將酸酐與多元胺混合攪拌，進行成鹽反應；步驟2.將碳基材料與單體鹽于溶液中超聲混合均勻；步驟3.將步驟1和步驟2所得產物相互混合，進行溶劑熱反應，反應完畢后抽濾并烘干即可。本方法過程簡單、高效、形貌和結構穩定，且無副反應，將制備出復合材料用作鋰離子電池電極活性材料時，陣列結構不僅能夠暴露更多的羰基位點與鋰離子發生氧化還原反應，增加羰基的利用率，實現比容量的提高，又增大了電極材料的比表面積，使得電解液與電極材料之間充分接觸，而且碳基的存在提高了材料的電子導電性，制備出的復合材料具有結構穩定性好、比容量高、倍率性能好等優勢。

技術領域

本發明屬于有機聚合物電極材料領域，具體涉及一種碳基支撐聚酰亞胺陣列及其制備方法與儲能應用。

背景技術

隨著化石燃料日趨枯竭，由此導致能源危機與環境污染的問題亟待解決，開發清潔的新能源存儲與轉換技術成為了解決這兩大問題的關鍵。可充電電池，特別是鋰離子二次電池，由于其綠色環保、循環壽命長、能量密度高、無記憶效應和低自放電等優勢引起了廣泛的研究和關注。近些年來，鋰離子電池發展十分迅猛，不僅可以應用于手機、相機、筆記本電腦等小型電子器件，而且在新能源汽車、乃至軍事工業的應用都十分廣泛。

傳統的鋰離子電池正極材料有磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、三元正極等。這些無機電極材料因為有著較高的輸出電壓和比容量被廣泛應用，但是其缺點也很顯著。實際應用中，鋰離子在晶格中的的嵌入脫出過程，可能導致電極材料晶體結構的畸變和相變的發生，且反應動力學較慢，導致電池的循環性能差和功率性能不足。另一方面，由于鋰離子電池大規模應用，導致電極材料大量的消耗，然而這些無機材料都是有限的和不可再生的礦產資源，合成和提純工藝復雜，成本很高。相比之下，具有電化學活性的有機高分子材料由于其豐富的資源、環境友好、結構可控合安全性高等優點成為了替代無機電極材料最佳的選擇之一。目前，有機電活性材料均為共軛有機化合物，由于能夠發生共軛大π鍵的電子云重排，因而具有一定的電子導電性能和良好的電化學活性。然而與傳統無機材料相比，共軛有機電活性材料的電化學活性和穩定性還有很大的差距，并且其電子導電性不及碳納米材料，導致其比容量、倍率性能和循環性能較差，限制了其商業化應用前景。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種具有良好電化學性能的碳基支撐聚酰亞胺陣列及其制備方法與儲能應用。

本發明為了實現上述目的，采用了以下方案：

制備方法

本發明提供碳基支撐聚酰亞胺陣列的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1.將酸酐與多元胺混合，攪拌一段時間，進行成鹽反應，形成單體鹽；步驟2.將碳基材料與單體鹽于溶液中超聲混合均勻；步驟3.使步驟2所得混合物進行溶劑熱反應，反應完畢后抽濾并烘干，得到碳基支撐聚酰亞胺陣列。