环保柔性锂离子电池正极骨架材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种环保柔性锂离子电池正极骨架材料的制备方法，包括：提供聚氨酯海绵；提供苯胺单体、硫酸溶液以及过硫酸铵；将苯胺单体加入硫酸溶液，然后将过硫酸铵加入硫酸和苯胺单体的混合溶液，得到第一混合溶液；向第一混合溶液中加入聚氨酯海绵，得到第二混合溶液；在8‑15℃条件下，使第二混合溶液反应8‑12h，并干燥，得到改性聚氨酯海绵；对改性聚氨酯海绵进行碳化，得到碳化改性聚氨酯海绵；将碳化改性聚氨酯海绵进行陈化；配置氧化石墨烯溶液；将陈化之后的碳化改性聚氨酯海绵加入氧化石墨烯溶液中并进行搅拌和烘干，得到改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料；对改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行热处理，得到初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料；对初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行第二陈化。

【技术实现步骤摘要】
环保柔性锂离子电池正极骨架材料的制备方法
本专利技术涉及环保材料
，特别涉及一种环保柔性锂离子电池正极骨架材料的制备方法。
技术介绍
人类活动与社会的发展离不开能源，煤、石油和天然气在能源供应结构里占了很大一部分比例，随着化石能源的使用量不断加大，带来的环境污染问题越来越严重，同时化石燃料形成所需时间漫长，在地球上的储量有限。随着能源需求量的不断增长，能源短缺的问题日益严重，开发新型能源追在眉睫。新能源包括太阳能、地热能、风能等，新能源的开发难度大，对储存与使用的设备要求高。锂离子电池作为储能设备，具有体积小、容量大、方便携带、绿色环保等优点成为重要的储能设备。锂离子电池商品化后，MP4、手机、笔记本电脑等电子产品通常采用它作为电源，在电动汽车领域也有较大的应用前景。锂离子电池的开发与应用，将会在很大程度上缓解能源短缺带来的一系列问题。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种环保柔性锂离子电池正极骨架材料的制备方法，从而克服现有技术的缺点。为实现上述目的，本专利技术提供了一种环保柔性锂离子电池正极骨架材料的制备方法，其特征在于：制备方法包括如下步骤：提供聚氨酯海绵；提供苯胺单体、硫酸溶液以及过硫酸铵；将苯胺单体加入硫酸溶液，然后将过硫酸铵加入硫酸和苯胺单体的混合溶液，得到第一混合溶液；向第一混合溶液中加入聚氨酯海绵，得到第二混合溶液；在8-15℃条件下，使第二混合溶液反应8-12h，并干燥，得到改性聚氨酯海绵；对改性聚氨酯海绵进行碳化，得到碳化改性聚氨酯海绵；将碳化改性聚氨酯海绵进行陈化；配置氧化石墨烯溶液；将陈化之后的碳化改性聚氨酯海绵加入氧化石墨烯溶液中并进行搅拌和烘干，得到改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料；对改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行热处理，得到初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料；对初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行第二陈化，得到环保柔性锂离子电池正极骨架材料。优选地，上述技术方案中，其中，硫酸溶液的浓度为0.3-0.5mol/L，在第二混合溶液中，苯胺单体浓度为0.15-0.2mol/L，过硫酸铵浓度为0.15-0.2mol/L，聚氨酯海绵含量为80-120g/L。优选地，上述技术方案中，对改性聚氨酯海绵进行碳化包括如下步骤：将改性聚氨酯海绵放入真空管式热处理炉；在气压低于0.001Pa的条件下，对改性聚氨酯海绵进行碳化热处理；对碳化热处理之后的改性聚氨酯海绵进行深冷却处理。优选地，上述技术方案中，其中，对改性聚氨酯海绵进行碳化热处理包括如下步骤：以第一升温速率将真空管式热处理炉温度升至400℃；随后以第二升温速率将真空管式热处理炉温度升至700℃；随后以第三升温速率将真空管式热处理炉温度升至900-1000℃；随后保温4-6h，得到碳化热处理之后的改性聚氨酯海绵；其中，第一升温速率小于第二升温速率，并且第二升温速率小于第三升温速率。优选地，上述技术方案中，其中，对碳化热处理之后的改性聚氨酯海绵进行深冷却处理包括如下步骤：使碳化热处理之后的改性聚氨酯海绵随炉冷却至100℃以下，随后将随炉冷却后的改性聚氨酯海绵投入液氮中冷却10-30s。优选地，上述技术方案中，其中，第一升温速率为8-12℃/min，第二升温速率为10-15℃/min，第三升温速率为12-17℃/min。优选地，上述技术方案中，将碳化改性聚氨酯海绵进行陈化包括如下步骤：将碳化改性聚氨酯海绵放置在烘箱中，烘箱温度为70-80℃，陈化时间为10-20h。优选地，上述技术方案中，对改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行热处理包括如下步骤：将改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料放入真空管式热处理炉；在氢气流量为100-200sccm的条件下，对改性聚氨酯海绵进行热处理；其中，热处理的条件为：热处理温度为500-600℃，热处理时间为1-2h。优选地，上述技术方案中，对初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行第二陈化包括如下步骤：将初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料放置在烘箱中，烘箱温度为50-60℃，陈化时间为10-20h。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：为了扩大锂离子电池的使用场合，开发柔性锂离子电池正极骨架材料是目前的一大研究热点和难点。目前现有技术已经提出了基于三聚氰胺甲醛树脂海绵的柔性锂离子电池正极骨架材料，该现有技术已经初步解决了如何生产柔性锂离子电池正极骨架材料的技术问题，但是目前该工艺仍然存在很多缺陷，例如：三聚氰胺甲醛树脂海绵内部孔隙大小、形状以及分布的均匀程度均较低，所以使用该种海绵作为柔性正极骨架材料时，将导致正极材料内部电阻率的微观不均匀，从而导致正极材料的电化学性能较差，这实际上是三聚氰胺甲醛树脂海绵类柔性正极材料难以克服的缺陷。针对该问题，现有技术目前尚没有很好的解决办法，因为现有技术尚没有提出能够替代三聚氰胺甲醛树脂海绵的其它海绵及其配套工艺。本申请则很好的解决了现有技术中的难题，本申请使用聚氨酯海绵替代了三聚氰胺甲醛树脂海绵，聚氨酯海绵内部孔隙大小、形状以及分布的均匀程度均远远优于三聚氰胺甲醛树脂海绵。同时，本申请还提出了适用、生产聚氨酯海绵的配套生产工艺。解决了现有技术中缺乏聚氨酯海绵类柔性正极材料的技术问题。附图说明图1是根据本专利技术一实施方式的方法流程图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。图1是根据本专利技术一实施方式的方法流程图。如图所示，本专利技术的方法大体包括：步骤101：提供聚氨酯海绵；步骤102：提供苯胺单体、硫酸溶液以及过硫酸铵；步骤103：将苯胺单体加入硫酸溶液，然后将过硫酸铵加入硫酸和苯胺单体的混合溶液，得到第一混合溶液；步骤104：向第一混合溶液中加入聚氨酯海绵，得到第二混合溶液；步骤105：在8-15℃条件下，使第二混合溶液反应8-12h，并干燥，得到改性聚氨酯海绵；步骤106：对改性聚氨酯海绵进行碳化，得到碳化改性聚氨酯海绵；步骤107：将碳化改性聚氨酯海绵进行陈化；步骤108：配置氧化石墨烯溶液(其中，氧化石墨烯溶液浓度可以根据有限实验得到，本申请使用文献推荐值0.5mg/mL，但是需要注意的是，氧化石墨烯溶液浓度可以高于这个值，也可以低于这个值)；步骤109：将陈化之后的碳化改性聚氨酯海绵加入氧化石墨烯溶液中并进行搅拌和烘干，得到改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料；步骤110：对改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行热处理，得到初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料；步骤111：对初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行第二陈化，得到环保柔性锂离子电池正极骨架材料。实施例1制备方法包括如下步骤：提供聚氨酯海绵；提供苯胺单体、硫酸溶液以及过硫酸铵；将苯胺单体加入硫酸溶液，然后将过硫酸铵加入硫酸和苯胺单体的混合溶液，得到第一混合溶液；向第一混合溶液中加入聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保柔性锂离子电池正极骨架材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：提供聚氨酯海绵；提供苯胺单体、硫酸溶液以及过硫酸铵；将所述苯胺单体加入所述硫酸溶液，然后将所述过硫酸铵加入硫酸和苯胺单体的混合溶液，得到第一混合溶液；向所述第一混合溶液中加入所述聚氨酯海绵，得到第二混合溶液；在8‑15℃条件下，使所述第二混合溶液反应8‑12h，并干燥，得到改性聚氨酯海绵；对所述改性聚氨酯海绵进行碳化，得到碳化改性聚氨酯海绵；将所述碳化改性聚氨酯海绵进行陈化；配置氧化石墨烯溶液；将陈化之后的碳化改性聚氨酯海绵加入所述氧化石墨烯溶液中并进行搅拌和烘干，得到改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料；对所述改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行热处理，得到初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料；对所述初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行第二陈化，得到环保柔性锂离子电池正极骨架材料。

【技术特征摘要】
1.一种环保柔性锂离子电池正极骨架材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：提供聚氨酯海绵；提供苯胺单体、硫酸溶液以及过硫酸铵；将所述苯胺单体加入所述硫酸溶液，然后将所述过硫酸铵加入硫酸和苯胺单体的混合溶液，得到第一混合溶液；向所述第一混合溶液中加入所述聚氨酯海绵，得到第二混合溶液；在8-15℃条件下，使所述第二混合溶液反应8-12h，并干燥，得到改性聚氨酯海绵；对所述改性聚氨酯海绵进行碳化，得到碳化改性聚氨酯海绵；将所述碳化改性聚氨酯海绵进行陈化；配置氧化石墨烯溶液；将陈化之后的碳化改性聚氨酯海绵加入所述氧化石墨烯溶液中并进行搅拌和烘干，得到改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料；对所述改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行热处理，得到初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料；对所述初级改性聚氨酯海绵/氧化石墨烯复合材料进行第二陈化，得到环保柔性锂离子电池正极骨架材料。2.如权利要求1所述的环保柔性锂离子电池正极骨架材料的制备方法，其特征在于：其中，所述硫酸溶液的浓度为0.3-0.5mol/L，在所述第二混合溶液中，所述苯胺单体浓度为0.15-0.2mol/L，所述过硫酸铵浓度为0.15-0.2mol/L，所述聚氨酯海绵含量为80-120g/L。3.如权利要求1所述的环保柔性锂离子电池正极骨架材料的制备方法，其特征在于：对所述改性聚氨酯海绵进行碳化包括如下步骤：将所述改性聚氨酯海绵放入真空管式热处理炉；在气压低于0.001Pa的条件下，对所述改性聚氨酯海绵进行碳化热处理；对碳化热处理之后的改性聚氨酯海绵进行深冷却处理。4.如权利要求3所述的环保柔性锂离子电池正极骨架材料的制备方法，其特征在于：其中，对所述改性聚氨酯海绵进行碳化热处理包括如下步骤：以第一升温速率将真空管式热处理炉温度升至400℃；随后...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翠芝，
申请(专利权)人：宁波革创新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33