基于聚酰亚胺中间相碳微球结构的电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于聚酰亚胺中间相碳微球结构的电极材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)聚酰胺酸溶液的制备；(2)聚酰亚胺(PI)的自组装反应。(3)聚酰亚胺的碳化反应。(4)模板骨架剂的制备。(5)电极材料的制备。本发明专利技术以聚酰亚胺为基体，通过热缩聚水热反应并控制烧结工艺参数，制备多孔、富氮、尺寸较为均一的中间相碳微球，凭借其独特的“曲面效应”，增大石墨层间距，通过“均相氮掺杂效应”诱导提供更多的结构缺陷，方便锂离子的传输，在层间嵌锂的同时，增加贮锂微孔位点，从而提高电极材料的储电性能。

【技术实现步骤摘要】
基于聚酰亚胺中间相碳微球结构的电极材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，特别涉及一种基于聚酰亚胺中间相碳微球结构的电极材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着新能源产业的迅猛发展，锂离子电池作为一种高能电池优选方案，正在逐步被广泛应用于大型电网、动力储能、消费电子等领域。电极材料是决定电池性能优劣的重要因素，而负极材料也直接影响电池能量密度、循环寿命和安全性能。石墨，由于其具有来源广泛，价格低廉，良好的导电性能、优异的电化学惰性、较低的充放电平台等优势，在商业化锂离子电池负极材料中被广泛使用。然而，由于石墨材料是具有高度取向结晶的层状碳，且层间距较小，在充电过程中随着锂离子的嵌入，会伴随着溶剂分子的共嵌入现象，造成石墨层剥落，负极材料结构不稳定，最终导致电池性能衰减，不利于高倍率充放电。类似地，锡基、硅基负极材料由于巨大的体积效应而引发的电极粉化同样严重影响了其商业化进程。在电极片制备工艺方面，锂电池负极材料通常是由活性物质、导电剂、粘结剂经传统研磨方式制备，研磨工艺复杂，且随着粘结剂性能的差异，会导致电极片崩裂。在申请人前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于聚酰亚胺中间相碳微球结构的电极材料的制备方法，它包括：/n(1)在氮气保护下，冰水浴条件下，将二胺加入到溶剂中，直至完全溶解；然后加入二酐单体，搅拌8-12h，得到聚酰胺酸(PAA)溶液；/n(2)将步骤(1)将聚酰胺酸溶液置于水热反应釜中，再加入环化反应催化剂，经过高压水热反应后自然冷却至常温，用等体积的溶剂稀释、超声0.25-0.5h、并采用砂芯漏斗过滤、乙醇洗涤、真空干燥8h，得到聚酰亚胺粉末(PI)。/n(3)聚酰亚胺的碳化反应：将聚酰亚胺粉末置于真空管式烧结炉中，在氮气或氩气氛围下，100℃烧结0.5～1h，200℃烧结0.5～1h，300℃烧结0.5～1h，700～90...

【技术特征摘要】
1.一种基于聚酰亚胺中间相碳微球结构的电极材料的制备方法，它包括：
(1)在氮气保护下，冰水浴条件下，将二胺加入到溶剂中，直至完全溶解；然后加入二酐单体，搅拌8-12h，得到聚酰胺酸(PAA)溶液；
(2)将步骤(1)将聚酰胺酸溶液置于水热反应釜中，再加入环化反应催化剂，经过高压水热反应后自然冷却至常温，用等体积的溶剂稀释、超声0.25-0.5h、并采用砂芯漏斗过滤、乙醇洗涤、真空干燥8h，得到聚酰亚胺粉末(PI)。
(3)聚酰亚胺的碳化反应：将聚酰亚胺粉末置于真空管式烧结炉中，在氮气或氩气氛围下，100℃烧结0.5～1h，200℃烧结0.5～1h，300℃烧结0.5～1h，700～900℃烧结1～2h，得到聚酰亚胺基中间相碳微球MCPI。
(4)泡沫石墨烯NG模板骨架剂的制备：将氧化石墨烯(GO)在去离子水中充分分散，然后将泡沫镍(NF)浸渍于石墨烯悬浮液，取出置于烘箱真空干燥，得到N-GO先驱模板；将N-GO先驱模板在盐酸溶液中反应去除镍，得到GOF模板；用去离子水多次洗涤后再将GOF模板置于氢碘酸溶液中反应，用去离子水洗涤，真空干燥得到泡沫石墨烯NG模板骨架剂；
(5)电极材料的制备：将模板骨架剂NG和MCPI粉末加入超纯水中，超声分散，抽滤成膜，真空烘干得到膜状电极材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中采用的二胺单体为如下结构：


...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭文军，王韫斐，蔡锟，何伟伟，李亚胜，古洋，卢如意，高远浩，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：河南;41