[發(fā)明專利]一種電極及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010410186.3
• 申請(qǐng)日: 2020-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN111584867B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李書頂;李憶非;吳志連;張旭鋒;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): H01M4/60
• 分類號(hào): H01M4/60;H01M4/02;H01M4/04;H01M10/36
• 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: 劉潔

本申請(qǐng)公開了一種電極及其制備方法與應(yīng)用，所述電極包括：電極活性物質(zhì)，所述電極活性物質(zhì)為硅類納米材料與聚酰亞胺的復(fù)合材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和集流體。該電極通過在聚酰亞胺合成過程中引入硅類納米材料來改善材料的形貌特征以及提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使得該材料充放電比容量和循環(huán)性能在低溫測(cè)試中展現(xiàn)出優(yōu)良的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種電極及其制備方法與應(yīng)用，屬于鋰離子電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)

使用鋰離子電池的手機(jī)、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站接連發(fā)生爆炸、自燃等事故，引起人們對(duì)電池安全性的高度關(guān)注。采用水溶液為電解質(zhì)的水系電池，有望從根本上解決有機(jī)系鋰離子電池的安全問題。以磷酸鈦鋰、焦磷酸鈦等無機(jī)負(fù)極所構(gòu)建的水系電池取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但存在著低溫性能的極差的巨大缺陷。

因此，構(gòu)建可適應(yīng)超低溫環(huán)境的水系電池具有重要的研發(fā)意義。通過材料的創(chuàng)制及器件工藝的創(chuàng)新，有望推出具有“殺手锏”級(jí)應(yīng)用的耐低溫水系電池。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種電極，該電極通過在聚酰亞胺合成過程中引入硅類納米材料來改善材料的形貌特征以及提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使得該材料充放電比容量和循環(huán)性能在低溫測(cè)試中展現(xiàn)出優(yōu)良的性能。

所述電極包括：

電極活性物質(zhì)，所述電極活性物質(zhì)為硅類納米材料與聚酰亞胺的復(fù)合材料；

導(dǎo)電劑；

粘結(jié)劑；和

集流體。

可選地，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(zhì)中的質(zhì)量百分含量為0.5～5％。

可選地，所述聚酰亞胺選自式Ⅰ所示結(jié)構(gòu)聚合物中的至少一種：

其中，Ar選自苯環(huán)、萘環(huán)、2,3,3,4-聯(lián)苯中的任意一種；

R選自C2～C5的亞烷基中的任意一種；

n≥200。

可選地，所述電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比為0.6～0.9：0.1～0.3：0.1。

可選地，所述粘結(jié)劑選自聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯、羥丙基纖維素、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚乙烯中的至少一種；

所述集流體選自不銹鋼網(wǎng)、不銹鋼片、鈦網(wǎng)、銅網(wǎng)、多孔鋁箔中的至少一種；

所述導(dǎo)電劑選自導(dǎo)電炭黑、科琴黑或碳納米管中的至少一種。

可選地，所述電極活性物質(zhì)的面密度為1～2mg·cm^-2。

本申請(qǐng)的第二方面，提供了上述任一項(xiàng)所述電極的制備方法，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(yīng)，得到硅類納米材料與聚酰亞胺的復(fù)合材料；

2)將所述硅類納米材料與聚酰亞胺的復(fù)合材料與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、集流體制成電極。

可選地，所述二酐類單體選自如式Ⅱ所示結(jié)構(gòu)式的化合物中的至少一種：

其中，Ar選自苯環(huán)、萘環(huán)、2,3,3,4-聯(lián)苯中的任意一種；

可選地，所述二胺類單體選自如式Ⅲ所示結(jié)構(gòu)式的化合物中的至少一種：

H₂N-R-NH₂ 式Ⅲ