[發(fā)明專利]一種復(fù)合電極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110823066.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN113555549B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章自壽;陳耀光;麥堪成;劉秀;楊康;李富鎮(zhèn);勞鉦淇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/60
• 分類號(hào): H01M4/60;H01M4/62;H01M10/0525;C08F210/02;C08F222/06;C08F8/30
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 賈耀淇

本發(fā)明公開了一種復(fù)合電極材料及其制備方法，屬于功能高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明制備的復(fù)合電極材料由自由基化乙烯馬來酸酐共聚物和碳納米管組成，為三維二元共連續(xù)相結(jié)構(gòu)。本發(fā)明突破了以往自由基化乙烯馬來酸酐共聚物復(fù)合電極材料活性成分含量低，結(jié)構(gòu)笨重，力學(xué)性能差，工藝繁瑣等局限，制備出具有良好力學(xué)性質(zhì)、優(yōu)異電化學(xué)性能的柔性自由基化乙烯馬來酸酐共聚物/碳納米管復(fù)合電極材料，為新型柔性電子器件的發(fā)展提供重要的研究?jī)r(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合電極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為一種重要的儲(chǔ)能設(shè)備，在現(xiàn)今經(jīng)濟(jì)、軍事、民眾生活等方面均有廣泛應(yīng)用。當(dāng)前主流鋰離子電池主要使用石墨作為負(fù)極材料，過渡金屬氧化物作為正極材料。然而過渡金屬氧化物存在毒性大、資源稀缺且不可再生等問題。自由基化乙烯馬來酸酐共聚物自身攜帶的自由基官能團(tuán)具有獨(dú)特的氧化還原性質(zhì)，應(yīng)用于電池正極材料中具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、可修飾性強(qiáng)、質(zhì)輕環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，日益受到人們的關(guān)注。

然而，目前自由基化乙烯馬來酸酐共聚物復(fù)合電極材料的制備普遍采用刮涂法，即將含有自由基化乙烯馬來酸酐共聚物、導(dǎo)電碳材料和粘結(jié)劑的混合漿料刮涂于鋁箔、泡沫鎳、碳布等基底上經(jīng)烘干而得，存在工藝復(fù)雜、力學(xué)性能差、能量密度低等問題。該類電極中非活性成分占比較高(譬如基底和粘結(jié)劑)，導(dǎo)致電極能量密度降低；涂層與基底作用力較弱，經(jīng)多次彎折變形后涂層易脫落；涂層厚度有限，不利于制備高載量電極材料。并且，目前對(duì)于自由基化乙烯馬來酸酐共聚物的研究主要聚焦于自由基化乙烯馬來酸酐共聚物的設(shè)計(jì)合成，而對(duì)于柔性自由基化乙烯馬來酸酐共聚物復(fù)合電極材料的研究鮮有報(bào)道。

因此，開發(fā)一種柔性自由基化乙烯馬來酸酐共聚物復(fù)合電極材料，提高電極材料的能量密度、力學(xué)性能和電化學(xué)性能，對(duì)于電極材料的發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合電極材料及其制備方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提高電極材料的能量密度、力學(xué)性能和電化學(xué)性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明目的之一是提供一種復(fù)合電極材料，所述復(fù)合電極材料由自由基化乙烯馬來酸酐共聚物和碳納米管組成。

進(jìn)一步地，所述自由基化乙烯馬來酸酐共聚物和碳納米管的質(zhì)量比為 9:1-81。

進(jìn)一步地，所述碳納米管為單壁碳納米管和/或多壁碳納米管。

進(jìn)一步地，所述自由基化乙烯馬來酸酐共聚物平均每個(gè)重復(fù)單元包含 1.02個(gè)氮氧自由基，其作為電極活性成分的理論比容量為93.35mAh/g。

進(jìn)一步地，所述自由基化乙烯馬來酸酐共聚物的結(jié)構(gòu)式為：

n＝900-4600。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合電極材料為三維二元共連續(xù)相結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明目的之二是提供上述復(fù)合電極材料的制備方法，包括以下步驟：

將自由基化乙烯馬來酸酐共聚物和碳納米管于有機(jī)溶劑中混合均勻，澆鑄于模具中，待有機(jī)溶劑揮發(fā)完全，得到復(fù)合電極材料。

進(jìn)一步地，所述有機(jī)溶劑為N-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、六氟異丙醇、 N-甲基甲酰胺和二甲基亞砜中的一種或多種。