[发明专利]聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料及其制备方法，独创性地采用聚丙烯酸酯类单体在碳基材料或金属氧化物表面聚合，制备出了能够作为锂/钠离子电池的聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料，使原本低附加值的工程塑料能够用于绿色能源领域。该复合电极材料的特征在于：由丙烯酸酯类单体、材料A、以及引发剂作为原料混合反应得到，其中，材料A为碳基材料、金属氧化物、或碳基材料和金属氧化物的混合物，相应的聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料为碳/聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料、金属氧化物/聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料、碳/金属氧化物/聚合物三元复合电极材料。

技术领域

本发明属于电极材料领域，具体涉及一种聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料及其制备方法。

技术背景

能源危机和环境污染是当今世界面临的两大难题，发展绿色新能源体系成为各国推动能源结构改革与应对环境问题的重要手段。锂离子电池等储能设备占据了越来越重要的地位，无论在大阳能、风能等可再生能源的储能系统，还是新能源汽车的动力系统，以及智能电网的调峰储能应用中，储能设备均为核心部件，并已成为制约整个产业发展的最主要因素。锂离子电池设备的性能很大程度上取决于内部电极材料的性质，而目前锂离子电池电极材料主要为碳材料(石墨等)和含锂过渡金属氧化物(磷酸铁锂等)两类无机电极材料。由于石墨和过渡金属氧化物等矿产资源属于非可再生资源，其储量是有限的，因此，发展新型可再生的有机电极材料将有利于能源利用的健康、可持续发展。

有机电极材料提供了无机化合物不易获得的优点，例如其环境友好、可再生、结构多样、可设计、环境友好和良好的加工性等优点，引起越来越多的关注，有望发展新一代“绿色”锂/钠离子电池。目前锂/钠离子电池中传统有机电极材料大多数昰共轭化合物，可通过官能团和共轭环內的单双键重排机制实现电子稳定存储。若可将共轭化合物扩展到非共轭化合物，不仅可以拓展有机电极材料种类，还可以提高有机电极材料活性、丰富离子储能机制。

聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料是日常生活中常见的一种工程塑料，被广泛用于汽车工业(信号灯设备、仪表盘等)、医药行业(储血容器等)、工业应用(影碟、灯光散射器)、电子产品(特别是透明的)、日用消费品(饮料杯、文具等)等各个领域。此前，聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料从未被认为是电极材料，这可以归结为两个原因：其一，聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料是一种电绝缘体，其二，不含传统有机电极材料中的共轭结构。然而，经过锂化过程，相邻的两个酯基通过闭环反应形成一个分子内环戊二酮和甲醇锂盐(CH₃OLi)，随后，在新形成的共轭羰基上发生可逆锂化/脱锂过程。因此，聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料也可作为一种高性能的阳极材料，用于可充电的锂/钠离子电池。但目前仍需解决聚丙烯酸酯类高分子电极材料导电性差、利用效率和比容量等问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料及其制备方法，能制备出具有良好的电化学性能的聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

复合电极材料

本发明提供一种聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料，其特征在于：由丙烯酸酯类单体、材料A、以及引发剂作为原料混合反应得到，其中，所述材料A为碳基材料、金属氧化物、或碳基材料和金属氧化物的混合物，相应的所述聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料为碳/聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料、金属氧化物/聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料、碳/金属氧化物/聚丙烯酸酯类高分子三元复合电极材料。