[发明专利]碳基支撑聚酰亚胺阵列及其制备方法与储能应用

说明书

本发明提供碳基支撑聚酰亚胺阵列及其制备方法与储能应用，本方法包括：步骤1.将酸酐与多元胺混合搅拌，进行成盐反应；步骤2.将碳基材料与单体盐于溶液中超声混合均匀；步骤3.将步骤1和步骤2所得产物相互混合，进行溶剂热反应，反应完毕后抽滤并烘干即可。本方法过程简单、高效、形貌和结构稳定，且无副反应，将制备出复合材料用作锂离子电池电极活性材料时，阵列结构不仅能够暴露更多的羰基位点与锂离子发生氧化还原反应，增加羰基的利用率，实现比容量的提高，又增大了电极材料的比表面积，使得电解液与电极材料之间充分接触，而且碳基的存在提高了材料的电子导电性，制备出的复合材料具有结构稳定性好、比容量高、倍率性能好等优势。

技术领域

本发明属于有机聚合物电极材料领域，具体涉及一种碳基支撑聚酰亚胺阵列及其制备方法与储能应用。

背景技术

随着化石燃料日趋枯竭，由此导致能源危机与环境污染的问题亟待解决，开发清洁的新能源存储与转换技术成为了解决这两大问题的关键。可充电电池，特别是锂离子二次电池，由于其绿色环保、循环寿命长、能量密度高、无记忆效应和低自放电等优势引起了广泛的研究和关注。近些年来，锂离子电池发展十分迅猛，不仅可以应用于手机、相机、笔记本电脑等小型电子器件，而且在新能源汽车、乃至军事工业的应用都十分广泛。

传统的锂离子电池正极材料有磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元正极等。这些无机电极材料因为有着较高的输出电压和比容量被广泛应用，但是其缺点也很显著。实际应用中，锂离子在晶格中的的嵌入脱出过程，可能导致电极材料晶体结构的畸变和相变的发生，且反应动力学较慢，导致电池的循环性能差和功率性能不足。另一方面，由于锂离子电池大规模应用，导致电极材料大量的消耗，然而这些无机材料都是有限的和不可再生的矿产资源，合成和提纯工艺复杂，成本很高。相比之下，具有电化学活性的有机高分子材料由于其丰富的资源、环境友好、结构可控合安全性高等优点成为了替代无机电极材料最佳的选择之一。目前，有机电活性材料均为共轭有机化合物，由于能够发生共轭大π键的电子云重排，因而具有一定的电子导电性能和良好的电化学活性。然而与传统无机材料相比，共轭有机电活性材料的电化学活性和稳定性还有很大的差距，并且其电子导电性不及碳纳米材料，导致其比容量、倍率性能和循环性能较差，限制了其商业化应用前景。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种具有良好电化学性能的碳基支撑聚酰亚胺阵列及其制备方法与储能应用。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

制备方法

本发明提供碳基支撑聚酰亚胺阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.将酸酐与多元胺混合，搅拌一段时间，进行成盐反应，形成单体盐；步骤2.将碳基材料与单体盐于溶液中超声混合均匀；步骤3.使步骤2所得混合物进行溶剂热反应，反应完毕后抽滤并烘干，得到碳基支撑聚酰亚胺阵列。