[发明专利]一种基于聚酰亚胺结构的有机电极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于聚酰亚胺结构的有机电极材料的制备方法，包括：在氮气保护下，将有机导电剂超声分散于溶剂中，加入HATU、二胺单体搅拌反应，经过滤，洗涤，真空干燥，得到氨基化导电剂；超声分散于溶剂中，然后依次加入二胺单体、二酐单体、催化剂搅拌反应，经冷却，过滤、洗涤、真空干燥，得到粉末；置于惰性气氛下热处理，得到基于聚酰亚胺结构的有机电极材料，作为锂离子电池正极材料，具有高倍率、高循环稳定性的电化学特性。本发明使得电极材料中活性物质参与充放电过程的效率有所提高，使得工业生产的成本下降，具有很大的潜力和工业化的价值。

技术领域

本发明属于有机电极材料技术领域，特别涉及一种基于聚酰亚胺结构的有机电极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为现代信息设备的中起着重要作用的一类电池，从上世纪90年代进入市场开始，其应用市场就随着时代和科技的发展逐步拓宽，目前其已经广泛应用在各个移动通讯领域之中。近年来新能源汽车的出现也使得锂离子电池这种新能源电池更进一步走入人们的生活。当然这和其本身优良的性能密不可分。相较于传统的镍铬电池，锂离子电池拥有使用寿命长，电压高，容量也大等优势。更近一步来说锂离子电池中的有机电池由于其绿色环保，且成本低廉的优势，而备受关注。

但是，有机锂离子电池相比无机电池来说，也有其本身的缺陷。最直接的体现就在有机电极材料的本身的导电性不佳，所以需要通过导电剂的添加来弥补这一缺陷，而传统无机材料没有这一问题。伴随着导电剂的添加，新的问题应运而生，导电剂的比例以及添加方式都会对最终的电极材料的性能产生影响。目前普遍采用的导电剂有石墨烯，碳纳米管，各种不同型号的炭黑等等，采用这些材料最主要的原因还是这类材料高比表面积以及高导电性。然而由于这些材料粒度都很小，分散效果就成为添加过程中一个关键的因素，传统工艺中都是采用研磨混合的方式，这类方式达到的分散效果不佳，制备出的电极材料中存在一部分活性材料无法参与到锂离子电池充放电的过程中，最终使得电池的材料利用率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于聚酰亚胺结构的有机电极材料的制备方法，在微观层面上，利用化学键作用来使导电添加剂和活性物质实现良好的结合以及均匀的分散，以期进一步提升电极材料的使用效率。本发明制得的电极材料作为锂离子电池正极材料具有高倍率、高循环稳定性的电化学特性。

本发明的一种基于聚酰亚胺结构的有机电极材料的制备方法，包括：

(1)在氮气保护下，将有机导电剂超声分散于溶剂中，得到浓度为1～10wt％的导电剂分散液，室温下加入2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯HATU搅拌反应，然后加入二胺单体继续搅拌反应，经过滤，洗涤，真空干燥，得到氨基化导电剂；其中有机导电剂、HATU、二胺单体的质量比为0.1～50：0.02～10：0.1～50；

(2)在氮气保护下，将步骤(1)得到的氨基化导电剂超声分散于溶剂中，得到浓度为5～40wt％的氨基化导电剂分散液，然后依次加入二胺单体、二酐单体搅拌反应；加入催化剂继续搅拌反应；然后升温继续搅拌反应，冷却，经过滤、洗涤、真空干燥，然后置于惰性气氛下热处理，得到基于聚酰亚胺结构的有机电极材料；其中二胺单体、二酐单体的摩尔比为1：1～1.5。

所述步骤(1)中的有机导电剂为氧化石墨烯或羧基化碳纳米管。

所述步骤(1)中搅拌反应的时间为20～30min。

所述步骤(1)中继续搅拌反应的工艺参数为：反应温度为50～90℃，反应时间为4～24h。

所述步骤(1)和(2)中的二胺单体为尿素。

所述步骤(1)和(2)中的溶剂为N-甲基吡咯烷酮NMP、N,N-二甲基甲酰胺DMF或二甲基乙酰胺DMAc。

所述步骤(1)和(2)中真空干燥的工艺参数为：真空干燥温度为75～85℃，真空干燥时间为12～24h。