[发明专利]聚苝四甲酰二亚胺、其制备方法及在锂/钠电池中的应用

权利要求书

1.一种聚苝四甲酰二亚胺的制备方法，其特征在于，过程如下：将3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺与三氯化铁在球磨罐里混合均匀后用球磨机以500-1000转/分钟进行球磨20-30分钟，得到的产物用甲醇洗涤、干燥后得到聚3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺，3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺与三氯化铁的质量比为1:（2~3）。

2.根据权利要求1所述的制备方法制得的聚苝四甲酰二亚胺。

3.权利要求2所述聚苝四甲酰二亚胺在锂/钠电池中的应用，其特征在于，将聚苝四甲酰二亚胺、导电剂、粘结剂均匀混合于NMP中，然后涂覆在集流体上，干燥后，切割得到正极片，聚苝四甲酰二亚胺、导电剂和粘结剂的质量比为（60-75）：（15-30）：10，导电剂为Super-P、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、碳钎维、碳纳米管和石墨烯中的一种或两种以上任意比例的混合物；粘结剂为PVDF和PTFE中的一种或两种任意比例的混合物，集流体为不锈钢、铝箔、铜箔、铝网或铜网；聚苝四甲酰二亚胺在集流体上的负载量为0.7 mg cm^-2~1.2 mg cm^-2。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，锂离子电池或钠离子电池的电解质为液态电解质，由有机溶剂和钠或锂盐组成，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、氟代碳酸乙烯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或两种以上混合的酯类电解质；或者为四氢呋喃、氟代四氢呋喃、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚中的任意一种或两种以上混合的醚类电解质；电解质或者为离子液体体系、凝胶聚合物电解质体系和固态电解质体系；锂离子电池选用的锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiTFSI、LiFSI、LiClO₄或LiCF₃SO₃；钠离子电池选用的钠盐为NaPF₆、NaBF₄、NaTFSI、NaFSI、NaClO₄或NaCF₃SO₃；负极材料选自金属钠、金属锂、合金化合物、金属氧化物、金属硫化物、金属磷化物、碳材料中的任意一种；隔膜选自聚丙烯隔膜、聚丙烯腈隔膜、玻璃纤维隔膜、PVDF和无纺布中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，当为钠离子电池时，电解质为1 M NaPF₆的碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯/碳酸丙烯酯溶液，碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯体积比为45:45:10；或者电解质为1 M NaClO₄的含体积比为5%氟代碳酸乙烯酯的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯溶液，其中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯体积比为1:1；或者电解质为凝胶聚合物电解质；隔膜为玻璃纤维，钠片做负极，装配成钠离子电池。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，凝胶聚合物电解质的制备过程如下：称取摩尔比为1:2:1的三（丙烯酰二氧乙基）磷酸酯、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸三氟乙酯作为聚合物单体，1 M NaClO₄的含体积比为5%氟代碳酸乙烯酯的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯溶液作为液态电解质，碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯体积比为1:1，将聚合物单体与液态电解质混合均匀，聚合物单体与液态电解质的质量比为1:9，加入物质的量占全部聚合物单体总和3%的引发剂AIBN，配制成凝胶聚合物电解质前驱体溶液，将凝胶聚合物电解质前驱体溶液，滴加到隔膜上，与正极片和钠片负极组装成电池，70- 75℃下反应30分钟~60分钟。

7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，当为锂离子电池时，电解质为1 M LiPF₆的碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯溶液，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯体积比为1:1:1，隔膜为聚丙烯，锂片做负极，装配成锂离子电池。