[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料、其制備方法和水系鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010410185.9
• 申請(qǐng)日: 2020-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN111584841B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳志連;李憶非;李書頂;張旭鋒;王敏剛;王耀國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波鋒成納米科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/58;H01M4/60;H01M10/36;C01B25/45
• 代理公司: 北京元周律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 王聰;張瑩

1.一種聚離子液體/磷酸鈦鋰聚陰離子化合物復(fù)合材料，其特征在于，包括：

磷酸鈦鋰聚陰離子化合物；以及

包覆在所述磷酸鈦鋰聚陰離子化合物表面上的聚離子液體；

所述聚離子液體為咪唑類聚離子液體；

所述咪唑類聚離子液體的化學(xué)結(jié)構(gòu)通式如下：

其中，X選自Cl、Br中的至少一種；n=1~2。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚離子液體/磷酸鈦鋰聚陰離子化合物復(fù)合材料，其特征在于，所述聚離子液體/磷酸鈦鋰聚陰離子化合物復(fù)合材料的粒徑為10~50μm。

3.權(quán)利要求1~2任一項(xiàng)所述的聚離子液體/磷酸鈦鋰聚陰離子化合物復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

a）使含有烷基硅基咪唑、鹵代腈的溶液反應(yīng)，得到離子液體單體；

b）煅燒含有所述離子液體單體和磷酸鈦鋰聚陰離子化合物的混合物，聚合反應(yīng)后，得到所述聚離子液體/磷酸鈦鋰聚陰離子化合物復(fù)合材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟a）中所述烷基硅基咪唑包括三甲基硅基咪唑、三乙基硅基咪唑、三丙基硅基咪唑、三丁基硅基咪唑中的至少一種；

所述鹵代腈包括氯乙腈、氯丙腈、溴乙腈、溴丙腈中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟a）所述溶液中，所述烷基硅基咪唑中硅元素和鹵代腈中鹵素元素的摩爾比為1:1~3。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟b）所述離子液體單體和磷酸鈦鋰聚陰離子化合物的摩爾比為1:5~20。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a）中反應(yīng)為攪拌反應(yīng)，所述攪拌反應(yīng)的條件包括:

反應(yīng)溫度：10~35℃；

反應(yīng)時(shí)間：15~30小時(shí)；

攪拌速率：300~600轉(zhuǎn)/分鐘。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟a）還包括：在所述反應(yīng)結(jié)束之后，對(duì)產(chǎn)物分離、洗滌、干燥的步驟。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，用有機(jī)溶劑進(jìn)行所述洗滌，所述有機(jī)溶劑包括乙醚、丙酮、乙醇、甲醇、環(huán)己烷、石油醚、乙酸乙酯中的至少一種；

所述干燥在真空下進(jìn)行，并且所述干燥的溫度為90~120℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟b）中所述煅燒在非活性氣體保護(hù)下進(jìn)行；所述非活性氣體選自氮?dú)?、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣中的至少一種。

11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟b）中所述煅燒包括：以2~10℃/min的升溫速率升溫至300~500℃，煅燒1~3小時(shí)。

12.一種水系鋰離子電池，其特征在于，包括：負(fù)極，所述負(fù)極的負(fù)極材料包括權(quán)利要求1~2任一項(xiàng)所述的聚離子液體/磷酸鈦鋰聚陰離子化合物復(fù)合材料或由權(quán)利要求3~11任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的聚離子液體/磷酸鈦鋰聚陰離子化合物復(fù)合材料。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的水系鋰離子電池，其特征在于，還包括：正極、正極集流體、隔離膜、負(fù)極集流體和水系電解液；

所述正極的正極材料包括鋰復(fù)合氧化物；

所述正極集流體的材料選自石墨、不銹鋼、鋁合金、經(jīng)過鈍化處理的不銹鋼或鋁合金；

所述負(fù)極集流體的材料選自碳基材料、金屬或合金；

所述水系電解液中含有氯酸鋰、硫酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、甲酸鋰、磷酸鋰中的至少一種。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的水系鋰離子電池，其特征在于，所述鋰復(fù)合氧化物包括錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、鎳錳鈷三元正極、鎳錳鋁三元正極中的至少一種；

所述碳基材料包括玻璃碳、石墨箔、石墨片、碳布、碳?xì)帧⑻祭w維中的至少一種；

所述金屬包括Ni、Al、Fe、Cu、Pb、Ti、Cr、Mo 或經(jīng)過鈍化處理的Ni、Al、Fe、Cu、Pb、Ti、Cr、Mo中的至少一種；

所述合金包括不銹鋼、碳鋼、Al 合金、Ni 合金、Ti 合金、Cu 合金、Co 合金、Pt-Rh 合金或經(jīng)過鈍化處理的不銹鋼、碳鋼、Al 合金、Ni 合金、Ti 合金、Cu 合金、Co 合金、Pt-Rh合金中的至少一種。