[發明專利]一種對稱聚合物基電極鋰離子全電池的制備方法

在審

• 申請號: 202110334307.5
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112952204A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 楊應奎;何怡;肖宗瑩;馬曉蘭;羅蕊;章慶
• 申請（專利權）人: 中南民族大學
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0525;H01M4/60
• 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: 李煒

1.一種對稱聚合物基電極鋰離子全電池的制備方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1.制備醌式多羰基聚酰亞胺正負極材料；

步驟2.制備正負電極片：

(2.1)將正、負極材料分別與導電劑和粘結劑混合研磨均勻，滴加N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，研磨攪拌成穩定的漿料；

(2.2)將所述正極漿料和負極漿料分別均勻地涂覆在集流體涂碳鋁箔上作為正極，涂覆在涂碳銅箔上作為負極，涂覆完成后真空干燥并用輥壓機壓實電極材料和集流體；

(2.3)將制得的工作極片經壓片、切割，分別得到正極片和負極片；

步驟3.組裝半電池：

在惰性氣體氛圍中進行半電池組裝，將所述正極片和負極片與電解液、隔膜和封裝材料按順序組裝成以鋰片作為對電極的半電池；

步驟4.根據步驟3組裝所得半電池，按照一致的測試條件分別將材料作為正、負極進行電化學性能測試，獲得半電池的參數；

步驟5.根據步驟4所得結果，按照極片單位面積活性物質質量進行對稱聚合物基鋰離子全電池正、負極容量匹配，為保證鋰離子傳輸效率，以較低電流密度下的最大比容量作為匹配依據；

步驟6.組裝全電池：

在惰性氣體氛圍中進行電池組裝，根據步驟5所得結果，將極片單位面積活性物質質量匹配合適的正極片和負極片與電解液、隔膜和封裝材料按順序組成所述對稱聚合物基電極鋰離子全電池，同時保證電解液浸潤隔膜和正負極極片。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟1制備醌式多羰基聚酰亞胺正負極材料的方法如下：將多羰基酸酐和二胺基蒽醌溶于N-甲基-2-吡咯烷酮中，采用熱胺法合成，制備所述醌式多羰基聚酰亞胺正負極材料。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1中醌式多羰基聚酰亞胺正負極材料為醌式多羰基聚酰亞胺碳基復合材料，其制備方法為，以碳納米管、碳納米纖維或氧化石墨烯中一種作為成核基底，將多羰基酸酐和二胺基蒽醌溶于N-甲基-2-吡咯烷酮中，采用熱胺法合成，即得所述醌式多羰基聚酰亞胺碳基復合材料。

4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述醌式多羰基聚酰亞胺正負極材料的制備方法中，多羰基酸酐選自均苯四甲酸酐、1,4,5,8-萘四甲酸酐、3,4,9,10-四羧酸酐、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐或3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐中的一種。

5.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述醌式多羰基聚酰亞胺正負極材料的制備方法中，二胺為2,6-二氨基蒽醌。

6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述步驟2中制備醌式多羰基聚酰亞正負極材料的方法如下：

(1)將二氨基蒽醌溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中，并攪拌5分鐘后，加入多羰基酸酐，在氮氣保護下，將反應體系的溫度升至180℃，并從第一滴液體開始計時以控制反應時間；

(2)獲得PAA中間產物后，將其在氬氣保護下以5℃/min的加熱速率加熱至350℃持續8小時，得到醌式多羰基聚萘酰亞胺。

7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述步驟2中制備醌式多羰基聚酰亞碳基復合材料的方法如下：

(1)將碳納米管、碳納米纖維或氧化石墨烯中一種作為成核基底分散于NMP溶劑中；

(2)將二氨基蒽醌溶解在NMP/CNT懸浮液中，并攪拌5分鐘后，加入多羰基酸酐，在氮氣保護下，將反應體系的溫度升至180℃，并從第一滴液體開始計時以控制反應時間；

(3)獲得PAA/CNT中間產物后，將其在氬氣保護下以5℃/min的加熱速率加熱至350℃持續8小時，得到醌式多羰基聚酰亞胺碳納米管復合材料。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述電解液由鋰鹽和有機溶劑組成，其中鋰鹽為六氟磷酸鋰，有機溶劑為EC和DMC的混合溶液。