專利名稱：一種自由基聚合物/石墨烯復合材料及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種自由基聚合物/石墨烯復合材料及其制備方法與應用。
背景技術：
隨著鋰離子電池在通訊、便攜式電子產品、電動汽車和即插式混合電動車中的廣泛應用，對鋰離子電池正極材料(如LiCoO2, LiMn2O4，LiFePO4)和負極材料(如C，Sn，Si) 的研究日益深入。相對于負極材料，正極材料的研究則相對滯后。當前，主要存在無機正極材料容量不高、礦產資源有限、制備材料中能源消耗及環境等問題。有機化合物作為正極材料可以通過可再生能源獲得，化合物結構也可根據需要設計。自由基聚合物作為一類新型的有機正極材料，具有高容量，良好的倍率性能和長循環壽命等特點而受到關注。自由基聚合物主要為氮氧自由基聚合物，其結構特征為在聚合物鏈上鏈接TEMP氮氧自由基，具有化學穩定性好，在大多數有機電解液中不溶解特性。研究較多的氮氧自由基為PTMA和PTVE， 在充電過程中，氮氧自由基氧化為氧銨陽離子，放電時氧銨陽離子還原為自由基，在充放電過程中發生單電子轉移反應，電壓平臺3. 5V，兩者理論容量分別為lllmAh/g和134mAh/g。 但是自由基聚合物導電性差，需要與碳材料復合。文獻報道大多與碳纖維或活性炭復合以提高導電性。
發明內容
本發明的目的是提供一種自由基聚合物/石墨烯復合材料及其制備方法與應用。本發明提供的一種自由基聚合物/石墨烯復合材料，由自由基聚合物和石墨烯組成；所述自由基聚合物與所述石墨烯的質量份數比為(1-20) (1-10)。上述的復合材料中，所述自由基聚合物與所述石墨烯的質量份數比具體可為 1 6、1 9、1 4、1 2、1 1、2 1、4 1、6 1、19 1、1 3、3 1、12 1 或 9 1。上述的復合材料中，所述自由基聚合物的鏈上連接有2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO氮氧自由基)。上述的復合材料中，所述自由基聚合物可為式㈧(PTMA)和式⑶(PTVE)所示化合物中任一種
權利要求
1.一種自由基聚合物/石墨烯復合材料，由自由基聚合物和石墨烯組成；所述自由基聚合物與所述石墨烯的質量份數比為(1-20) (1-10)。
2.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于所述自由基聚合物的鏈上連接有2， 2，6，6-四甲基哌啶-1-氧自由基。
3.根據權利要求1或2所述的復合材料，其特征在于所述自由基聚合物為式(A)和式⑶所示化合物中任一種
4.權利要求1-3中任一所述復合材料的制備方法，包括如下步驟所述自由基聚合物和石墨烯加入至N-甲基吡咯烷酮中得到混合物；所述混合物經干燥即得所述自由基聚合物/石墨烯復合材料。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述干燥的溫度為80°C-120°C ；所述干燥的時間為12小時小時。
6.權利要求1-3中任一所述的復合材料在作為鋰離子電池正極材料中的應用。
7.一種能量存儲元件，其包括權利要求1-3中任一所述的復合材料。
全文摘要
本發明提供了一種自由基聚合物/石墨烯復合材料及其制備方法與應用。所述自由基聚合物/石墨烯復合材料由自由基聚合物和石墨烯組成；所述自由基聚合物與所述石墨烯的質量份數比為(1-20)∶(1-10)。上述復合材料的制備方法包括如下步驟所述自由基聚合物和石墨烯加入至N-甲基吡咯烷酮中得到混合物；所述混合物經干燥即得所述復合材料。本發明提供的制備自由基聚合物石墨烯復合材料的方法簡單，原料易得，適宜大規模生產，實用化程度高，可直接作為電池的電極材料使用。
文檔編號H01M4/60GK102263264SQ201110178278
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者萬立駿, 郭玉國, 郭維 申請人:中國科學院化學研究所