[發明專利]聚苝四甲酰二亞胺、其制備方法及在鋰/鈉電池中的應用

有效

• 申請號: 202210080144.7
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114456356B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 鄭金云;劉新新;李文杰;馮祥明;陳衛華
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01M4/60;H01M10/0525;H01M10/054
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 張麗

1.一種聚苝四甲酰二亞胺的制備方法，其特征在于，過程如下：將3,4,9,10-苝四甲酰二亞胺與三氯化鐵在球磨罐里混合均勻后用球磨機以500-1000轉/分鐘進行球磨20-30分鐘，得到的產物用甲醇洗滌、干燥后得到聚3,4,9,10-苝四甲酰二亞胺，3,4,9,10-苝四甲酰二亞胺與三氯化鐵的質量比為1:（2~3）。

2.根據權利要求1所述的制備方法制得的聚苝四甲酰二亞胺。

3.權利要求2所述聚苝四甲酰二亞胺在鋰/鈉電池中的應用，其特征在于，將聚苝四甲酰二亞胺、導電劑、粘結劑均勻混合于NMP中，然后涂覆在集流體上，干燥后，切割得到正極片，聚苝四甲酰二亞胺、導電劑和粘結劑的質量比為（60-75）：（15-30）：10，導電劑為Super-P、乙炔黑、科琴黑、導電石墨、碳釬維、碳納米管和石墨烯中的一種或兩種以上任意比例的混合物；粘結劑為PVDF和PTFE中的一種或兩種任意比例的混合物，集流體為不銹鋼、鋁箔、銅箔、鋁網或銅網；聚苝四甲酰二亞胺在集流體上的負載量為0.7?mg?cm^-2~1.2?mg?cm^-2。

4.根據權利要求3所述的應用，其特征在于，鋰離子電池或鈉離子電池的電解質為液態電解質，由有機溶劑和鈉或鋰鹽組成，有機溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、氟代碳酸乙烯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、碳酸亞乙烯酯中的一種或兩種以上混合的酯類電解質；或者為四氫呋喃、氟代四氫呋喃、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚中的任意一種或兩種以上混合的醚類電解質；電解質或者為離子液體體系、凝膠聚合物電解質體系和固態電解質體系；鋰離子電池選用的鋰鹽為LiPF₆、LiBF₄、LiTFSI、LiFSI、LiClO₄或LiCF₃SO₃；鈉離子電池選用的鈉鹽為NaPF₆、NaBF₄、NaTFSI、NaFSI、NaClO₄或NaCF₃SO₃；負極材料選自金屬鈉、金屬鋰、合金化合物、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬磷化物、碳材料中的任意一種；隔膜選自聚丙烯隔膜、聚丙烯腈隔膜、玻璃纖維隔膜、PVDF和無紡布中的任意一種。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，當為鈉離子電池時，電解質為1?M?NaPF₆的碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯/碳酸丙烯酯溶液，碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯體積比為45:45:10；或者電解質為1?M?NaClO₄的含體積比為5%氟代碳酸乙烯酯的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯溶液，其中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯體積比為1:1；或者電解質為凝膠聚合物電解質；隔膜為玻璃纖維，鈉片做負極，裝配成鈉離子電池。

6.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，凝膠聚合物電解質的制備過程如下：稱取摩爾比為1:2:1的三（丙烯酰二氧乙基）磷酸酯、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸三氟乙酯作為聚合物單體，1?M?NaClO₄的含體積比為5%氟代碳酸乙烯酯的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯溶液作為液態電解質，碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯體積比為1:1，將聚合物單體與液態電解質混合均勻，聚合物單體與液態電解質的質量比為1:9，加入物質的量占全部聚合物單體總和3%的引發劑AIBN，配制成凝膠聚合物電解質前驅體溶液，將凝膠聚合物電解質前驅體溶液，滴加到隔膜上，與正極片和鈉片負極組裝成電池，70-?75℃下反應30分鐘~60分鐘。

7.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，當為鋰離子電池時，電解質為1?M?LiPF₆的碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯溶液，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯體積比為1:1:1，隔膜為聚丙烯，鋰片做負極，裝配成鋰離子電池。