[发明专利]一种纯有机聚合物锂离子电池电极材料的制备方法

说明书

一种纯有机聚合物锂离子电池电极材料的制备方法，将4,4',4''‑三氨基三苯甲烷溶解在至少20ml的乙酸中；然后缓慢滴加到30ml溶有1,4,5,8‑萘四甲酸酐的DMF溶液中。将1步溶液在不低于160℃下搅拌过滤得到P‑NDI晶体。将2步得的晶体物分别用四氢呋喃、甲醇、丙酮索氏提取真空干燥得到纯有机聚合物。将3步骤中得的纯有机聚合物、聚偏氟乙烯、导电炭黑Super‑P按照质量比配置成混合物，加入溶剂N‑甲基吡咯烷酮制成浆料。将4步的浆料，涂覆在铜箔上，厚度不大于60μm，干燥得锂离子电池负极极片，再切成圆形极片，金属锂片作为对电极；在手套箱中组装成2032型扣式电池。

技术领域

本发明属于一种纯有机聚合物锂离子电池电极材料的制备方法。

背景技术

随着新能源与新能源技术的不断发展，锂离子电池得到越来越多的关注。过去二十年，锂离子电池发展迅猛，已经在小型电子设备、移动通讯、电动汽车、储能等领域得到广泛应用。但是锂离子电池的能量密度始终没能达到人们的需求，其原因是目前常用的电极材料都具有相应的不足和短板。如商业应用最早的LiCoO₂层状结构型及其衍生物能量密度和循环性能都不够高，且Co的价格高昂、有毒，不能满足绿色环保的发展理念。聚阴离子型LiFePO₄及其衍生物具有较高的循环稳定性和安全性，但是能量密度较低且低温性能差。尖晶石LiMn₂O₄正极材料及其衍生物，理论比容量低且高温循环稳定性差。

锂离子电池负极材料也在飞速发展，出现石墨、硅、氧化物、石墨烯、Li₄Ti₅O₁₂等众多负极材料，但是商业最成熟负极材料仍然是石墨，其他材料仍然存在许多的缺点亟待解决。因此，开发新体系的正负极材料显得当务之急。而有机物电极是一种新颖的电极材料，未来有可能广泛应用于锂离子电池。因为有机物价格低廉，资源丰富，这一优点是过渡金属无法比拟的。有机物之所以能作为电极材料是因为有目的设计的有机物电极具有非常好的氧化还原电对，并且可以设计许多新颖的结构形态。此外，有机物电极比较容易控制的HOMO/LUMO能级，同时有机物具有结构的灵活性，可以为尺寸较大的离子（102pm）提高迁移的通道。因此具有氧化还原电对的有机物材料非常适合锂离子电池。

发明内容

本发明的目的是公开一种纯有机聚合物锂离子电池电极材料的制备方法，以提供一种纯有机聚合物锂离子电池电极材料产品，解决目前锂离子电池电极材料存在的不足问题。

技术方案：

一种纯有机聚合物锂离子电池电极材料的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）将4,4',4''-三氨基三苯甲烷（0.723g，2.5mmol）溶解在至少20ml的乙酸中；然后缓慢滴加到30ml溶有1,4,5,8-萘四甲酸酐(1.00g，3.75mmol)的DMF溶液中；按摩尔比1:1.5。

（2）将步骤（1）中混合溶液在不低于160℃下，搅拌20-24小时，过滤得到P-NDI黄褐色晶体。

（3）将步骤（2）中得到黄褐色块状晶体P-NDI聚合物分别用四氢呋喃、甲醇、丙酮索氏提取不低于12小时，真空干燥12小时，得到纯有机聚合物P-NDI。

（4）将步骤（3）中得到纯有机聚合物P-NDI、聚偏氟乙烯（PVDF）、导电炭黑Super-P按照质量比50:15:35或60:10:30配置成混合物，加入溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP），搅拌不低于2小时后制备成锂离子电池电极浆料。

（5）将步骤（4）中制备成锂离子电池电极浆料，涂覆在金属铜箔上，铜箔厚度为12μm，涂覆厚度不大于60μm，在温度不低于100℃下干燥不低于12小时，得到锂离子电池负极极片。