[發(fā)明專利]二聯(lián)三苯胺-酰亞胺聚合物在鋰電池正極制備中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911271851.9
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN111082055B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯瓊;陳莎;張承君;羅穗蓮;石光
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號: H01M4/60
• 分類號: H01M4/60;H01M4/137;H01M10/052;C08G73/10
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 肖云

本發(fā)明公開了二聯(lián)三苯胺?酰亞胺聚合物在鋰電池正極制備中的應(yīng)用，屬于鋰電池材料領(lǐng)域，該二聯(lián)三苯胺?酰亞胺聚合物是聚合物鏈中含有二聯(lián)三苯胺單元和酰亞胺單元的聚合物，可以同時可逆地脫嵌陰離子和陽離子。該正極材料通過在聚二聯(lián)三苯胺中引入具有電化學(xué)活性的共軛酰亞胺化合物，使所制備的聚合物能同時可逆地脫嵌陰離子和陽離子，具有二聯(lián)三苯胺和酰亞胺化合物的優(yōu)點(diǎn)，比二聯(lián)三苯胺有更高理論比容量，比酰亞胺化合物有更高的平均放電電壓。該二聯(lián)三苯胺?酰亞胺聚合物在常用有機(jī)電解液中溶解度較小，具有長循環(huán)穩(wěn)定性和高倍率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及二聯(lián)三苯胺-酰亞胺聚合物在鋰電池正極制備中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

鋰電池已被廣泛應(yīng)用于以電動汽車為主的電動交通工具和以智能手機(jī)為主的消費(fèi)電子領(lǐng)域。然而，新能源汽車和電網(wǎng)規(guī)模儲能站對鋰電池的需求日益增長，同時，已商業(yè)化的無機(jī)正極材料(例如LiCoO₂和LiFePO₄)由于其理論比容量和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性而難以進(jìn)一步提高其能量密度。因此，需要開發(fā)新的低成本可充電電池系統(tǒng)。與無機(jī)正極材料所面臨的環(huán)境資源限制相比，具有可逆氧化還原性質(zhì)的有機(jī)化合物具有較高的理論比容量、可持續(xù)性、結(jié)構(gòu)多樣性和潛在的低成本，有望成為新的綠色鋰電池電極材料。因此，越來越多的研究人員將研究目標(biāo)轉(zhuǎn)移到有機(jī)正極材料方面。

聚三苯胺具有超快的電子轉(zhuǎn)移速率和良好的可逆氧化還原行為，能夠可逆地脫嵌陰離子，是一種理想的有機(jī)陰極材料，在鋰離子電池和超級電容器中具有潛在的應(yīng)用前景(相關(guān)研究可參考Zhang C,Yang X,Ren W,et al.Microporous organic polymer-basedlithium ion batteries with improved rate performance and energy density[J].Journal of Power Sources,2016,317:49-56及US20180287192A1、中國發(fā)明專利CN105037691A、中國發(fā)明專利CN104558540A等)。然而，與傳統(tǒng)的無極正極材料相比，聚三苯胺的比容量低，不具備與之競爭的優(yōu)勢。

共軛羰基化合物和聚合物，如苝酰亞胺、萘酰亞胺等在過去的幾十年中也同樣受到了研究者們的極大關(guān)注。共軛羰基化合物的每個羰基在充電和放電過程中都能可逆地脫嵌鋰離子，具有較高的比容量。然而，以羰基化合物為陰極材料的鋰電池的平均放電電壓相對較低。若能在聚三苯胺的基礎(chǔ)上引入具有高理論比容量的共軛羰基化合物單元將有望同時克服兩者的缺陷并更好地發(fā)揮其優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出二聯(lián)三苯胺-酰亞胺聚合物在鋰電池正極制備中的應(yīng)用，通過在二聯(lián)三苯胺聚合物鏈中引入具有高理論比容量的共軛羰基化合物單元酰亞胺，改善三苯胺聚合物比容量低的缺陷，同時改善共軛羰基化合物平均放電電壓較低的問題。

本發(fā)明還提出上述應(yīng)用制得的鋰電池正極。

本發(fā)明還提出上述鋰電池正極的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面實(shí)施例的二聯(lián)三苯胺-酰亞胺聚合物在鋰電池正極制備中的應(yīng)用，所述二聯(lián)三苯胺-酰亞胺聚合物的結(jié)構(gòu)式如下述結(jié)構(gòu)式中任一種：

式中，n≥2；

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述應(yīng)用包括以下步驟：

S1、合成所述二聯(lián)三苯胺-酰亞胺聚合物；

S2、將步驟S1所得的聚合物與導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑加入到溶劑中球磨成正極漿料；

S3、取所述正極漿料進(jìn)行涂布，制備成所述正極。