[發明專利]一種電極及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010410186.3
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111584867B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 李書頂;李憶非;吳志連;張旭鋒;王耀國
• 申請（專利權）人: 寧波鋒成納米科技有限公司
• 主分類號: H01M4/60
• 分類號: H01M4/60;H01M4/02;H01M4/04;H01M10/36
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 劉潔

1.一種水系鋰離子半電池，其特征在于，包括：

正極；和

電解液，所述電解液為含有鋰鹽的水溶液；

所述正極包括：

電極活性物質，所述電極活性物質為硅類納米材料與聚酰亞胺的復合材料；

導電劑；

粘結劑；和

集流體；

所述電解液中含有二甲基亞砜；

所述二甲基亞砜的摩爾數為所述水溶液中水的摩爾數的0.1～0.3倍。

2.根據權利要求1所述的水系鋰離子半電池，其特征在于，所述硅類納米材料為介孔二氧化硅；

所述介孔二氧化硅的粒徑為5～500nm；

所述介孔二氧化硅在所述電極活性物質中的質量百分含量為0.5～5％。

3.根據權利要求1所述的水系鋰離子半電池，其特征在于，所述聚酰亞胺選自式Ⅰ所示結構聚合物中的至少一種：

其中，Ar選自苯環、萘環、2,3,3,4-聯苯中的任意一種；

R選自C2～C5的亞烷基中的任意一種；

n≥200。

4.根據權利要求1所述的水系鋰離子半電池，其特征在于，所述正極的制備方法，至少包括以下步驟：

1)將含有二酐類單體、二胺類單體、硅類納米材料、溶劑的混合液反應，得到硅類納米材料與聚酰亞胺的復合材料；

2)將所述硅類納米材料與聚酰亞胺的復合材料與導電劑、粘結劑、集流體制成電極。

5.根據權利要求4所述的水系鋰離子半電池，其特征在于，步驟1)中所述二胺類單體與二酐類單體的摩爾比為1～1.5：1；

步驟1)中所述硅類納米材料的質量為所述二酐類單體質量的0.5～5％；

步驟1)中所述溶劑選自N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙醇中的至少一種；

步驟1)中所述二胺類單體與二酐類單體的總質量濃度為0.1～0.3g/mL；

步驟1)中反應溫度為140～160℃、反應時間為4～12h。

6.一種水系鋰離子全電池，其特征在于，包括：

負極；

電解液，所述電解液為含有鋰鹽的水溶液；和

正極，所述正極含有正極活性物質；所述正極活性物質包括錳酸鋰或鈷酸鋰；

所述負極包括：

電極活性物質，所述電極活性物質為硅類納米材料與聚酰亞胺的復合材料；

導電劑；

粘結劑；和

集流體；

所述電解液中含有二甲基亞砜；

所述二甲基亞砜的摩爾數為所述水溶液中水的摩爾數的0.1～0.3倍。

7.根據權利要求6所述的水系鋰離子全電池，其特征在于，所述硅類納米材料為介孔二氧化硅；

所述介孔二氧化硅的粒徑為5～500nm；

所述介孔二氧化硅在所述電極活性物質中的質量百分含量為0.5～5％。

8.根據權利要求6所述的水系鋰離子全電池，其特征在于，所述聚酰亞胺選自式Ⅰ所示結構聚合物中的至少一種：

其中，Ar選自苯環、萘環、2,3,3,4-聯苯中的任意一種；

R選自C2～C5的亞烷基中的任意一種；

n≥200。

9.根據權利要求6所述的水系鋰離子全電池，其特征在于，所述負極的制備方法，至少包括以下步驟：

1)將含有二酐類單體、二胺類單體、硅類納米材料、溶劑的混合液反應，得到硅類納米材料與聚酰亞胺的復合材料；

2)將所述硅類納米材料與聚酰亞胺的復合材料與導電劑、粘結劑、集流體制成電極。

10.根據權利要求9所述的水系鋰離子全電池，其特征在于，步驟1)中所述二胺類單體與二酐類單體的摩爾比為1～1.5：1；

步驟1)中所述硅類納米材料的質量為所述二酐類單體質量的0.5～5％；

步驟1)中所述溶劑選自N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙醇中的至少一種；

步驟1)中所述二胺類單體與二酐類單體的總質量濃度為0.1～0.3g/mL；

步驟1)中反應溫度為140～160℃、反應時間為4～12h。