The invention discloses a flexible graphene-based polyimide composite material with a membrane structure, a preparation method and application thereof. In the present invention, graphene with single layer carbon atom structure is used as framework carrier, polyimide polymer is in-situ polymerized on graphene framework by solvothermal method, and graphene oxide with similar mass is introduced to filter to form a film, and graphene-based polyimide composite film material is obtained by carbonization in nitrogen atmosphere. The polyimide obtained by this method is evenly loaded between the graphene lamellae. The addition of graphene oxide in the lamellae not only improves the conductivity of the composites, but also makes them flexible. The method has the advantages of simple process, mild conditions and low cost. This method provides good experimental data and theoretical support for the research and application of graphene-polyimide materials in the field of electrochemistry.
【技术实现步骤摘要】
一种膜状结构的柔性石墨烯基聚酰亚胺复合材料、制备方法及其应用
本专利技术属于材料科学和电化学
,具体的说,涉及一种膜状结构的柔性石墨烯基聚酰亚胺复合材料、制备方法及其应用。
技术介绍
随着能源与环境问题的日益凸显,新能源产业得到了越来越多的重视。混合动力汽车和电动汽车行业发展迅速,锂离子电池作为其中重要的储能装置被广泛应用。锂离子电池有着能量密度高,循环性能好和无记忆效应等优势,被认为是目前最有效的能源存储方式之一。锂离子电池是由正极、负极、隔膜和电解液所组成的储能器件,其中电极材料是决定其性能的关键因素。常用的正极材料为锂离子嵌入化合物,如LiCoO2,LiNiO2,LiMn2O4LiCo1/3Ni1/3/Mn1/3O2LiFePO4等。但是传统的正极材料在锂化过程有着体积膨胀的缺陷,从而导致材料的粉碎,导致断裂和电接触的损失。近几年,为了进一步探索新的电极材料,有机电极材料的制备开始引起人们的关注。与无机电极材料相比,有机电极材料由于环境保护,结构多样性,氧化还原稳定性和高理论容量、低成本等特点。有机阴极材料的显著特征就是锂可以通过可逆的氧化还原反应在有机物中进行嵌入和脱嵌。因此,为了减少电极材料在电解液中的溶解并实现快速的动力学性能,构建具有稳定高导电性的聚合物电极是目前研究工作的关键。聚酰亚胺(PI)是一类重要的高分子材料,其主链上通常含有酰亚胺环,由有机二胺和有机二酸酐通过熔融缩聚法或者溶液缩聚热亚胺化法制备而成。聚酰亚胺(PI)由于具有稳定的共轭结构和高电位活性的羰基,逐渐被开发为锂离子正极材料。但其作为一种典型的羰基聚合物,较低的比容量 ...
【技术保护点】
1.一种膜状结构的柔性石墨烯基聚酰亚胺复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将萘四甲酸二酐NTCDA和乙二胺加入到氧化石墨烯的N‑甲基吡咯烷酮NMP溶液中进行溶剂热反应;(2)溶剂热反应结束后,通过在体系中加入水不断离心,置换出体系中的NMP溶液,再加入氧化石墨烯溶液抽滤成膜;(3)将步骤(2)抽滤获得的膜材料在惰性气氛下碳化,得到膜状结构的柔性石墨烯基聚酰亚胺复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种膜状结构的柔性石墨烯基聚酰亚胺复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将萘四甲酸二酐NTCDA和乙二胺加入到氧化石墨烯的N-甲基吡咯烷酮NMP溶液中进行溶剂热反应;(2)溶剂热反应结束后,通过在体系中加入水不断离心,置换出体系中的NMP溶液,再加入氧化石墨烯溶液抽滤成膜;(3)将步骤(2)抽滤获得的膜材料在惰性气氛下碳化,得到膜状结构的柔性石墨烯基聚酰亚胺复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,氧化石墨烯的NMP溶液通过在氧化石墨烯水溶液中加入NMP溶液中离心获得;氧化石墨烯的NMP溶液的浓度为2-3mg/mL。3.根...
【专利技术属性】
技术研发人员:韩生,常宾,黄燕山,刘凤茹,蔺华林,马健,孙瑶馨,康佳玲,
申请(专利权)人:上海应用技术大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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