【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储能材料。具体涉及基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料，并涉及这些储能材料及其不同晶态的微纳尺寸颗粒粉体在钠或锂或钾或铝或镁离子二次电池电极材料或或两种或两种以上的混合离子二次电池电极材料或电容器等储能技术等领域的应用。
技术介绍
1、锂离子二次电池具有很高的能量储存和功率密度而成为当今盛行的移动电子设备最为重要的能量储存和供应来源器件/元件。在若干年的研究基础以及当今日新月异的技术更新和更高性能移动设备能源供应的需求背景下，技术条件和应用范围得到强有力的推动和发展，同时，锂离子电池的发展趋向满足多功能化或高性能化的应用领域，如大屏幕智能电脑或大容量快速充电电动车或大功率充电站等。
2、但最关键的是，锂元素在地球上的丰度以及可开采的矿藏储备及其有限，极大限制了其在未来对超轻、大能量密度、便携式能源装备的需求。因此对于钠离子二次电池的开发也越来越趋向于成熟，同时还需要有与之相匹配的电极材料。
3、钠离子二次电池的功能原理与锂离子二次电池的作用机理相类似，是以金属离子嵌入/脱嵌为机制，具有储量丰富、价格低廉、电导率高、能量密度高、成本低等优点。电极材料既是锂离子又是钠离子二次电池性能最为重要的关键因素。为了得到具有高性能或大功率的钠离子电池能源器件。
4、胺腈衍生物可以通过结构上的氨基、氰基在一定的热或酸或碱的条件下发生脱水、脱胺的环化或聚合反应从而得到高产率的聚合物或者小分子化合物，并用于催化、离子检测、聚合物或小分子结构修饰、钠离子电容器、超级电容器(chemsusche
技术实现思路
1、技术问题：本专利技术的目的在于将基于胺腈衍生物与硫氰化物反应得到的聚合物具有可以和与钠或锂或钾或铝或镁或锌或两种或两种以上混合离子有效结合的多杂原子的结构特点，提供一种基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料及应用。
2、技术方案：
3、本专利技术的一种基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料，是以氨腈衍生物(a)与硫氰化物(b)做为原料制备得到的聚合物(p)，该种聚合物含有大量的杂原子，可以与钠或锂或钾或铝或镁或锌或两种或两种以上混合离子有效结合后，使得聚合物p可以用于构建离子二次电池电极材料。
4、其反应通式(i)为：
5、a+b→p (i)
6、通式i中，氨腈衍生物(a)是指含0至40个碳原子的烷基或烯基或炔基或卤素或为0至40个碳原子的烷基或烯基或炔基或卤素或氰基或硝基取代的双键或苯环或萘环或噻吩或呋喃基团取代的氨基腈，具体优选的分子为二氨基马来腈、氰胺、双氰胺、双氰胺钠、三氰胺、二氰二氨、1-((氰基-1-甲基乙基)偶氮)甲酰胺、2-氰基胍硫酸盐、1，4-二氨基-2，3-二氰基-1，4-双(邻氨基苯硫基)丁二烯、3-氨基-4，4-二氰基-3-丁烯酰胺、二氰基膦基氢氰酸等。硫氰化物(b)是指0至40个碳原子的烷基或烯基或炔基或卤素或为0至40个碳原子的烷基或烯基或炔基或卤素或氰基或硝基取代的双键或苯环或萘环或噻吩或呋喃基团取代的硫氰化物，b优选的分子为硫氰酸或硫氰化钾或硫氰化钠或硫氰化铵或硫氰化汞或硫氰化镉。氨腈衍生物(a)中的一种或一种以上与硫氰化物(b)中的一种或一种以上参与反应，对应的比例介于1-99％范围内。聚合物p含有大量的可以作为钠或锂或钾或铝或镁或锌或两种或两种以上混合离子结合位点的杂原子。
7、本专利技术的一种基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料的应用方法：是将具有无定形态或晶态的无规则的或者规则的棒状或球状或片状或针状或多级超结构状的纳米级或微米级聚合物p用于构建钠离子二次电池电极材料的应用。
8、具体方法如下：
9、将无定形态或晶态的无规则的或者规则的棒状或球状或片状或针状或多级超结构状的纳米级或微米级聚合物p用于构建钠离子二次电池电极材料，导电碳类材料和偏二氟乙烯或海藻酸钠或聚丙烯酸或羧甲基纤维素钠或聚四氟乙烯等等中的一种或多种按照任意比例所得到的混合添加剂在有机溶剂中分散混合，加入足量的有机溶剂后，搅拌4-36小时使其形成均一浆料，涂布在铝箔或铜箔集流体上，涂好的电极在空气中或者真空干燥箱中干燥4-36小时后得到正电极，干燥温度为273-473k；然后用压片机裁剪制成电极片；在充满氩气的手套箱中以该电极片做电极，两电极以隔膜分开，以金属钠或锂或钾或铝或镁或锌或其两种或两种以上的合金为对电极，以钠或锂或钾或铝或镁或锌盐或其两种或两种以上混合盐的有机溶剂溶液做电解液，在氩气或氮气中组装得到钠或锂或钾或铝或镁离子二次电池或或两种或两种以上混合离子二次电池。
10、基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料的制备过程中采用的反应条件包含10-1000度的惰性气体或空气氛围下的加热法、10-500度的研磨法、10-500度下硫酸或盐酸或磷酸或三氟甲烷磺酸或聚乙烯磺酸或氯化锌或氯化铝或氯化铁或三氟化硼或铬酸或重铬酸或高锰酸或过氧化氢等催化法等以及超声或者搅拌条件下加热或者不加热的水洗或酸洗和抽滤烘干后获得聚合物p。
11、将无定形态或晶态的无规则的或者规则的棒状或球状或片状或针状或多级超结构状的纳米级或微米级聚合物p、导电碳类材料和添加剂在有机溶剂中分散混合，加入足量的有机溶剂后，搅拌4-36小时使其形成均一浆料，涂布在铝箔或铜箔集流体上，涂好的电极在空气中或者真空干燥箱中干燥4-36小时后得到正电极，干燥温度为273-473k；然后用压片机裁剪制成电极片；在充满氩气的手套箱中以该电极片做电极，两电极以隔膜分开，以金属钠或锂或钾或铝或镁或锌或其两种或两种以上的合金为对电极，以钠或锂或钾或铝或镁或锌盐或其两种或两种以上混合盐的有机溶剂溶液做电解液，在氩气或氮气中组装得到钠或锂或钾或铝或镁或锌或两种或两种以上混合离子二次电池。
12、基于氨腈衍生物制备的无定形态或晶态的无规则的或者规则的棒状或球状或片状或针状或多级超结构状的纳米级或微米级的聚合物p；导电碳类材料为炭黑或石墨或两者混合物；添加剂为石墨烯或多孔碳或活性炭或木炭或氧化铝或氧化硅或氧化镁或氧化锌或氧化铜或氧化铬或聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的一种或多种按照任意比例所得到的混合添加剂；有机溶剂为二甲醚或二甲基亚砜或n，n-二甲基乙酰胺或n，n-二甲基甲酰胺或环丁砜或丙二醇或n-甲基吡咯烷酮或己内酰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料，其特征在于：该材料是以氨腈衍生物(A)与硫氰化物(B)做为原料制备得到的聚合物(P)，该种聚合物含有大量的杂原子，可以与钠或锂或钾或铝或镁离子或两种或两种以上混合离子进行结合后，用于构建离子二次电池电极材料。其反应通式(I)为：
2.如权利要求1所述一种基于氨腈衍生物的聚合物离子二次电池电极材料的制备方法，其特征在于：反应公式I中箭头所示的制备过程中采用的反应条件包含10-1000度的惰性气体或空气氛围下的加热法、10-500度的研磨法、10-500度下硫酸或盐酸或磷酸或三氟甲烷磺酸或聚乙烯磺酸或氯化锌或氯化铝或氯化铁或三氟化硼或铬酸或重铬酸或高锰酸或过氧化氢等催化法等以及超声或者搅拌条件下加热或者不加热的水洗或酸洗和抽滤烘干后获得聚合物P。
3.如权利要求1所述一种基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料的应用方法，其特征在于：聚合物P具有无定形态或晶态的无规则的或者规则的棒状或球状或片状或针状或多级超结构状的纳米级或微米级聚合物材料用于构建离子二次电池的正极或负极材料的应用。
4.如
5.如权利要求4所述一种基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料的应用方法，其特征在于所述离子二次电池电极材料为基于氨腈衍生物制备的无定形态或晶态的无规则的或者规则的棒状或球状或片状或针状或多级超结构状的纳米级或微米级的聚合物P；导电碳类材料为炭黑或石墨或两者混合物；黏合剂为聚四氟乙烯或偏二氟乙烯或海藻酸钠或聚丙烯酸或羧甲基纤维素钠或聚四氟乙烯等等中的一种或多种按照任意比例所得到的混合添加剂；有机溶剂为二甘醇二甲醚或二甲基亚砜或N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基甲酰胺或环丁砜或丙二醇或N-甲基吡咯烷酮或己内酰胺或三乙烯二胺或1，5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯中的一种或者多种任意比例得到的混合溶剂；活性物质或导电碳类材料和添加剂的质量份额为10-90∶10-90∶0-50，有机溶剂与活性物质的质量比为1-30∶1；集流体是泡沫铜或泡沫不锈钢泡沫镍或泡沫铝或泡沫铁镍合金或泡沫铁或铜网或铜片或铁网或铁片或铝网或铝片或不锈钢网或不锈钢片。
6.根据权利要求4所述一种基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料的应用方法，其特征在于所述合金为含钠或锂或钾或铝或镁或锌或两种或两种以上的合金，其中不同金属的重量含量为1-99％，隔膜为聚乙烯或聚丙烯或聚丙烯酸酯或聚苯乙烯或聚四氟乙烯或羧甲基纤维素钠或聚碳酸酯或和玻璃纤维的一种或多种的任意混合比例的混合隔膜；电解液为由钠或锂或钾或铝或镁或锌或两种或两种以上的盐溶解于二甘醇二甲醚或碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯或碳酸甲乙酯或二甲基亚砜或N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基甲酰胺或环丁砜或丙二醇或N-甲基吡咯烷酮或己内酰胺或三乙烯二胺或1，5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯或1，3-二噁烷或1-甲基-3-烷基咪唑盐和1，2-二甲基-3-烷基咪唑盐中的一种或多种的任意混合比例的混合溶剂的混合溶液，钠或锂或钾或铝或镁或锌或两种或两种以上的盐在溶剂中的浓度为0.1-2mol/L，其中钠或锂或钾或铝或镁或锌或两种或两种以上的盐为电解质为高氯酸盐或四氟硼酸盐或三氟甲磺酸盐或或六氟磷酸盐与双(三氟甲基磺酰)亚胺盐的一种或多种的任意混合比例的混合盐；其中烷基咪唑盐中的烷基为0至40个碳原子的烷基；阴离子为BF4-或PF6-或Cl-或F-或SO42-或NO3-或I-或H2PO4-或ClO4-或Ac-或Br-或SbF6-或CN-或CF3COO-或(CH3SO2)2N-或CH3SO3-或CF3SO3-。
...【技术特征摘要】
1.一种基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料，其特征在于：该材料是以氨腈衍生物(a)与硫氰化物(b)做为原料制备得到的聚合物(p)，该种聚合物含有大量的杂原子，可以与钠或锂或钾或铝或镁离子或两种或两种以上混合离子进行结合后，用于构建离子二次电池电极材料。其反应通式(i)为：
2.如权利要求1所述一种基于氨腈衍生物的聚合物离子二次电池电极材料的制备方法，其特征在于：反应公式i中箭头所示的制备过程中采用的反应条件包含10-1000度的惰性气体或空气氛围下的加热法、10-500度的研磨法、10-500度下硫酸或盐酸或磷酸或三氟甲烷磺酸或聚乙烯磺酸或氯化锌或氯化铝或氯化铁或三氟化硼或铬酸或重铬酸或高锰酸或过氧化氢等催化法等以及超声或者搅拌条件下加热或者不加热的水洗或酸洗和抽滤烘干后获得聚合物p。
3.如权利要求1所述一种基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料的应用方法，其特征在于：聚合物p具有无定形态或晶态的无规则的或者规则的棒状或球状或片状或针状或多级超结构状的纳米级或微米级聚合物材料用于构建离子二次电池的正极或负极材料的应用。
4.如权利要求1和3所述一种基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料的应用方法，其特征在于方法如下：
5.如权利要求4所述一种基于氨腈衍生物的聚合物基离子二次电池电极材料的应用方法，其特征在于所述离子二次电池电极材料为基于氨腈衍生物制备的无定形态或晶态的无规则的或者规则的棒状或球状或片状或针状或多级超结构状的纳米级或微米级的聚合物p；导电碳类材料为炭黑或石墨或两者混合物；黏合剂为聚四氟乙烯或偏二氟乙烯或海藻酸钠或聚丙烯酸或羧甲基纤维素钠或聚四氟乙烯等等中的一种或多种按照任意比例所得到的混合添加剂；有机溶剂为二甘醇二甲醚或二甲基亚砜或n，n-二甲基乙酰胺或n，n-二甲基甲酰胺或环...
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