[发明专利]一种复合电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合电极材料及其制备方法，属于功能高分子材料技术领域。本发明制备的复合电极材料由自由基化乙烯马来酸酐共聚物和碳纳米管组成，为三维二元共连续相结构。本发明突破了以往自由基化乙烯马来酸酐共聚物复合电极材料活性成分含量低，结构笨重，力学性能差，工艺繁琐等局限，制备出具有良好力学性质、优异电化学性能的柔性自由基化乙烯马来酸酐共聚物/碳纳米管复合电极材料，为新型柔性电子器件的发展提供重要的研究价值。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料技术领域，特别是涉及一种复合电极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种重要的储能设备，在现今经济、军事、民众生活等方面均有广泛应用。当前主流锂离子电池主要使用石墨作为负极材料，过渡金属氧化物作为正极材料。然而过渡金属氧化物存在毒性大、资源稀缺且不可再生等问题。自由基化乙烯马来酸酐共聚物自身携带的自由基官能团具有独特的氧化还原性质，应用于电池正极材料中具有功率密度高、循环寿命长、可修饰性强、质轻环保等优势，日益受到人们的关注。

然而，目前自由基化乙烯马来酸酐共聚物复合电极材料的制备普遍采用刮涂法，即将含有自由基化乙烯马来酸酐共聚物、导电碳材料和粘结剂的混合浆料刮涂于铝箔、泡沫镍、碳布等基底上经烘干而得，存在工艺复杂、力学性能差、能量密度低等问题。该类电极中非活性成分占比较高(譬如基底和粘结剂)，导致电极能量密度降低；涂层与基底作用力较弱，经多次弯折变形后涂层易脱落；涂层厚度有限，不利于制备高载量电极材料。并且，目前对于自由基化乙烯马来酸酐共聚物的研究主要聚焦于自由基化乙烯马来酸酐共聚物的设计合成，而对于柔性自由基化乙烯马来酸酐共聚物复合电极材料的研究鲜有报道。

因此，开发一种柔性自由基化乙烯马来酸酐共聚物复合电极材料，提高电极材料的能量密度、力学性能和电化学性能，对于电极材料的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合电极材料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高电极材料的能量密度、力学性能和电化学性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明目的之一是提供一种复合电极材料，所述复合电极材料由自由基化乙烯马来酸酐共聚物和碳纳米管组成。

进一步地，所述自由基化乙烯马来酸酐共聚物和碳纳米管的质量比为 9:1-81。

进一步地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。

进一步地，所述自由基化乙烯马来酸酐共聚物平均每个重复单元包含 1.02个氮氧自由基，其作为电极活性成分的理论比容量为93.35mAh/g。

进一步地，所述自由基化乙烯马来酸酐共聚物的结构式为：

n＝900-4600。

进一步地，所述复合电极材料为三维二元共连续相结构。

本发明目的之二是提供上述复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：

将自由基化乙烯马来酸酐共聚物和碳纳米管于有机溶剂中混合均匀，浇铸于模具中，待有机溶剂挥发完全，得到复合电极材料。

进一步地，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、六氟异丙醇、 N-甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。