具复数层自组装修饰膜的碳基材电池负极结构及其制备方法_2

文档序号:8540958阅读:来源:国知局
据本实施例的一较佳范例中,上述第一有机高分子可以是一水溶性高分 子。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第一有机高分子可以是带正电荷的高分子。在 根据本实施例的一较佳范例中,上述第一有机高分子可以是聚四级胺盐(P〇ly-Quaternary ammoniumsalt)。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第一有机高分子可以是阴离子 交换树脂或聚合物(anion-exchangeresinorpolymer)。上述第一有机高分子可以是选 自下列群组中之一或其组合:聚二丙烯基二甲基氯化铵(Polydiallyldimethylammoni umchloride;PA)、十二烷基三甲基溴化铵(Dodecyltrimethylammoniumbromide)、消胆 胺[口 服的降胆固醇剂](Cholestyramine或colestyramine;Questran,QuestranLigh t,Cholybar)、聚丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵[poly(acrylamido-N-propyltrimethyl ammoniumchloride;PolyAPTAC]、聚 3-甲基丙醜胺丙基三甲基氯化铵(poly[(3_metha cryloylamino-propyltrimethylammoniumchloride] ;PolyMAPTAC)、聚氢氧化氯烯丙胺 [Poly(allylaminehydrochloride)]、聚二甲基氨基甲基氯季铵盐[poly(dimethylaminoet hylacrylatemethylchloridequat) ;p_DMAEA*MCQ]、聚甲基丙烯酸二甲氨基甲基氯季铵盐 [poly(dimethylaminoethylmethacrylatemethylchloridequat) ;p_DMAEM*MCQ]。在根据本 实施例的一较佳范例中,上述第一有机高分子的平均分子量约为10, 〇〇〇到500, 000。
[0035] 根据本实施例,上述第二修饰膜的组成包含一第二有机高分子。上述第二有机高 分子具有第二电性,其中,上述第二电性与上述第一有机高分子的第一电性相反。例如,当 上述第一有机高分子带正电荷时,上述第二有机高分子带负电荷。上述第一有机高分子与 第二有机高分子之间,可形成离子键结(ionicbonding)。在根据本实施例的一较佳范例中, 上述第二有机高分子可以是带负电荷的高分子。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第 二有机高分子可以是具有磺酸基(sulfonicacidgroup)的高分子。上述第二有机高分子 可以是具有碳酸基(carbonicacidgroup)的高分子。在根据本实施例的一较佳范例中,上 述第二有机高分子可以是阳离子交换树脂或聚合物(cation-exchangeresinorpolymer)。 在根据本实施例的一较佳范例中,上述第二有机高分子可以是选自下列群组中之一或其组 合:聚苯乙烯磺酸钠盐[poly(sodium4-styrenesulfonate)]、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙横酸)[P0ly(2-acrylamid0-2-methyl-l-propanesulfonicacid) ;polyAMPS]、聚丙烯酸 (polyacrylicacid;PAA)、聚丙烯酸钠盐[Poly(sodiumacrylate)]。在根据本实施例的一较 佳范例中,上述第二有机高分子的平均分子量约为50, 000-1,000, 000。
[0036] 根据本实施例,由于上述的第一高分子与第二高分子均可以是水溶性高分子,所 以,本实施例所揭露的具复数层自组装修饰膜的碳基材电池负极结构可是用于水性浆料配 制的制程,进而达到减少制程废弃物与环境保护的效果。
[0037] 在根据本实施例的一较佳范例中,上述第一修饰膜可以更包含一第三有机高分 子。上述第三有机高分子的平均分子量约为2, 000到200, 000。根据本范例,上述第三 有机高分子有助于提升后续制程中的导电材料的分散性,从而可进一步改善最终电池 产品的充放电效率。上述第三有机高分子的添加数量约为碳基材的0.5-5.Owt. %(固 含量)。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第三有机高分子可以是选自下列群组 中之一或其组合:聚乙烯醇(p〇lyvinylalcohol;PVA)、乙烯醇乙烯共聚物[Poly(vinyl alcohol-co-ethylene)]〇
[0038] 在根据本实施例的一较佳范例中,上述第二修饰膜可以更包含一第四有机高分 子。上述第四有机高分子的平均分子量约为2, 000到200, 000。根据本范例,上述第四 有机高分子有助于提升后续制程中的导电材料的分散性,从而可进一步改善最终电池 产品的充放电效率。上述第四有机高分子的添加数量约为碳基材的0.5-5.Owt. %(固 含量)。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第四有机高分子可以是选自下列群组 中之一或其组合:聚乙烯醇(p〇lyvinylalcohol;PVA)、乙烯醇乙烯共聚物[Poly(vinyl alcohol-co-ethylene)]〇
[0039] 本发明的另一实施例揭露一种具复数层自组装修饰膜的碳基材电池负极结构的 制备方法。图2是一根据本实施例的具复数层自组装修饰膜的碳基材电池负极结构的制备 方法的流程示意图。参见图2,上述具复数层自组装修饰膜的碳基材电池负极结构的制备 方法包含配制一第一有机高分子溶液(如步骤210)、混合碳基材与上述第一有机高分子溶 液(如步骤220)、进行第一干燥程序以形成第一修饰膜于碳基材上(如步骤230)、混合上 述具第一修饰膜的碳基材与第二有机高分子溶液(如步骤240)、以及进行第二干燥程序以 形成第二修饰膜于第一修饰膜上(如步骤250)。
[0040] 根据本实施例,上述第一有机高分子溶液可以是一水溶液。上述第一有机高分子 溶液包含一具有第一电性的第一有机高分子。上述第一有机高分子可以是一水溶性高分 子。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第一有机高分子可以是带正电荷的水溶性高分 子。在根据本实施例的一较佳范例中,在根据本实施例的一较佳范例中,上述第一有机高分 子可以是聚四级胺盐(poly-Quaternaryammoniumsalt)。在根据本实施例的一较佳范例中, 上述第一有机高分子可以是阴离子交换树脂或聚合物(anion-exchangeresinorpolymer)。 在根据本实施例的一较佳范例中,上述第一有机高分子可以是选自下列群组中之一或其 组合:聚二丙烯基二甲基氯化铵(P〇lydiallyldimethylammoniumchloride;PA)、十二烧 基三甲基溴化铵(Dodecyltrimethylammoniumbromide)、消胆胺[口服的降胆固醇剂] (Cholestyramine或colestyramine;Questran,QuestranLight,Cholybar)、聚丙烯酉先胺丙 基三甲基氯化铵[poly(acrylamid0-N-propyltrimethylammoniumchloride;PolyAPTAC] > 聚 3_ 甲基丙醜胺丙基三甲基氯化铵(poly[(3-methacryloylamin0-propyltrimethylammo niumchloride] ;PolyMAPTAC)、聚氢氧化氯烯丙胺[Poly(allylaminehydrochloride)]、聚 二甲基氨基甲基氯季铵盐[P0ly(dimethylaminoethylacrylatemethylchloridequat) ;p_ DMAEA*MCQ]、聚甲基丙烯酸二甲氨基甲基氯季铵盐[poly(dimethylaminoethylmethacryla temethylchloridequat) ;p_DMAEM*MCQ]。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第一有 机高分子的平均分子量约为10, 000-500, 000。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第一 有机高分子的含量约为碳基材的〇. 5-5.Owt. %(固含量)。
[0041] 在根据本实施例的一较佳范例中,上述第一有机高分子溶液可以更包含一第三有 机高分子。上述第三有机高分子的平均分子量约为2, 000到200, 000。根据本范例,上述 第三有机高分子有助于提升后续制程中的导电材料的分散性,从而可进一步改善最终产 品-电池-的充放电效率。上述第三有机高分子的含量约为碳基材的0. 5-5.Owt. %(固含 量)。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第三有机高分子可以是选自下列群组中之一或 其组合:聚乙烯醇(P〇lyvinylalcohol;PVA)、乙烯醇乙烯共聚物[Poly(vinylalcohol-co_ ethylene)]〇
[0042] 根据本实施例,上述的碳基材可以是选自下列之一或其组合:天然石墨 (naturegraphite)、人造石墨(artificialgraphite)、中间相碳微球(MCMB)、软碳 (softcarbon)、硬碳(hardcarbon) 〇
[0043] 上述的第一干燥程序可以是技术人员所熟知的干燥程序,例如喷雾干燥程序或真 空搅拌干燥。上述第一干燥程序的温度控制约为80-150°C。在根据本实施例的一较佳范例 中,上述第一干燥程序可以是温度设定约95°C的喷雾干燥程序。
[0044] 根据本实施例,上述第二有机高分子溶液可以分别是一水溶液。上述第二有机 高分子溶液包含一具有第二电性的第二有机高分子。其中上述的第二电性与第一电性相 反。上述第一有机高分子与第二有机高分子之间,可形成离子键结(ionicbonding)。上述 第二有机高分子可以是一水溶性高分子。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第二有机 高分子可以是带负电荷的水溶性高分子。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第二有机 高分子可以是具有磺酸基(sulfonicacidgroup)的高分子。上述第二有机高分子可以是 具有碳酸基(carboxylicacidgroup)的高分子。在根据本实施例的一较佳范例中,上述第 二有机高分子可以是阳离子交换树脂或聚合物(cation-exchangeresinorpolymer)。在 根据本实施例的一较佳范例中,上述第二有机高分子可以是选自下列群组中之一或其组 合:聚苯乙烯磺酸钠盐[poly(sodium4-styrenesul
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