CN111116907B - 一种聚酰亚胺的制备方法以及聚酰亚胺的应用 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：将含有式I所示的化合物和式II所示的化合物的溶液，在非活性气氛下，于120～180℃下反应4～18小时，经分离，洗涤，干燥，得到如式III所示的聚酰亚胺；所述非活性气氛选自氮气、氦气、氖气、氩气中的至少一种。以及制备得到的聚酰亚胺的应用。该方法使用溶液合成法，使用多种酸酐和乙二胺合成了多种聚酰亚胺材料。在水系锂离子半电池中，展现了高于现有材料的容量，和稳定的循环次数。该类材料可匹配更多成熟的正极材料，构建高能量密度的水系锂离子全电池。

Description

一种聚酰亚胺的制备方法以及聚酰亚胺的应用
技术领域
本申请涉及一种聚酰亚胺的制备方法，属于水系离子电池领域。
背景技术
目前，电化学储能技术因其能量效率高、使用安全、应用灵活等特点，逐步受到了储能行业的认识，符合当今能源的发展方向。在各种电化学储电方式中，二次电池使用与维护最为方便，且装机量逐年提高。然而目前成熟的二次电池体系，几乎都不适合大规模储能应用。目前商业化使用的储能二次电池主要是铅酸电池和磷酸铁锂或三元动力电池。传统的铅酸电池寿命短，含有大量有害的重金属元素，大规模应用会造成严重的环境污染。其负极使用金属铅(Pb)，反应过程中生成硫酸铅(PbSO4)钝化层导致容量衰减，循环寿命只有300-400圈。磷酸铁锂或三元动力电池均使用有机电解液，易燃爆炸，安全性低。同时，因其使用镍钴锰铁等金属，成本上不具有优势。因此，这几种电池均满足不了储能领域特殊的需求(如高度安全、超长循环寿命、低成本等)。水系锂离子电池是以水为基础的电池体系。尽管水系电池的能量密度低于传统有机系锂离子电池，但可接近现有水系二次电池(如铅酸、镉镍电池)，且其具有高度安全、对环境友好、低成本等优势，因而逐渐受到大规模储能市场的重视。在系统层面，水系电解液完全不起火不爆炸，无需复杂的电池管理系统和热管理系统，可进一步节省成本。
水系锂离子电池容量和循环寿命等性能参数的主要瓶颈在于负极材料。到目前为止，国内外已经研发了磷酸钛锂负极材料用于水系锂离子电池，但该材料对水溶液中存在的氧气和氢氧根不稳定(氧循环问题)，因而电池循环寿命低。也有科研团队开发水系钠离子电池，使用磷酸钛钠和普鲁士蓝作为负极，但是负极的电化学容量太低。含有萘环的聚酰亚胺类有机材料，也被证明可以在水系锂离子电池中工作。比如，基于1,4,5,8-萘四甲酸酐(NTCDA)和乙二胺反应得到的聚萘酰亚胺，作为负极能够发挥上千圈的稳定循环，和120-140mAh/g左右的比容量。如果能进一步提高比容量，则非常有助于制备高能量密度的水系二次电池。聚萘酰亚胺的比容量主要由电化学活性官能团羰基得失电子，并吸附和脱附锂离子实现。如需提高比容量，需要尽量提高聚合物结构中电化学活性官能团的数量，并减少非活性骨架或官能团的数量和占比。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种聚酰亚胺的制备方法。目前，含有萘环的聚酰亚胺有机电极材料，水系电池中的比容量在120-140mAh/g，但还不够高，目前水系电池的能量密度依然较低。而且脂肪类酸酐与胺合成聚酰亚胺的合成方式依然较复杂。该方法使用溶液合成法，使用多种酸酐和乙二胺合成了多种聚酰亚胺材料。在水系锂离子半电池中，展现了高于现有材料的容量，和稳定的循环次数。该类材料可匹配更多成熟的正极材料，构建高能量密度的水系锂离子全电池。
所述聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含有式I所示的化合物和式II所示的化合物的溶液，在非活性气氛下，于130～160℃下反应4～18小时，经分离，洗涤，干燥，得到如式III所示的聚酰亚胺；
所述非活性气氛选自氮气、氦气、氖气、氩气中的至少一种；
Figure BDA0002265747930000021
H2N-R-NH2 式II
Figure BDA0002265747930000031
其中，
Figure BDA0002265747930000032
选自苯基、环烷基中的至少一种；
R选自C2～C5的亚烷基中的至少一种；
n＝1000～10000。
可选地，
Figure BDA0002265747930000033
选自苯基、C4～C10的环烷基中的至少一种。
可选地，
Figure BDA0002265747930000034
选自苯基、环丁烷基、环戊烷基、环己烷基中的至少一种；
R为亚乙基。
可选地，所述含有式I所示的化合物选自
Figure BDA0002265747930000035
(均苯四甲酸二酐)、
Figure BDA0002265747930000036
(环丁烷四甲酸二酐)、
Figure BDA0002265747930000037
(1,2,3,4-环戊四羧酸二酐)、
Figure BDA0002265747930000041
(1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐)中的至少一种。
作为一种实施方式，均苯四甲酸二酐与乙二胺制备聚酰亚胺的技术方案，在201910537993.9申请中达到的是65％左右的产率，本申请中进一步优化了反应温度、原料的配比、溶剂体系，产率得到了较大的提升，达到了85％。
可选地，式II所示的化合物为乙二胺。
可选地，所述含有式I所示的化合物和式II所示的化合物的溶液中的溶剂选自N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、对氯苯酚、甲苯中的至少一种。
可选地，所述含有式I所示的化合物和式II所示的化合物的溶液中式I所示的化合物和式II所示的化合物的总浓度为0.1～0.2g/mL。
可选地，所述含有式I所示的化合物和式II所示的化合物的溶液中式I所示的化合物和式II所示的化合物的摩尔比为1:1～2。
可选地，所述含有式I所示的化合物和式II所示的化合物的溶液中式I所示的化合物和式II所示的化合物的摩尔比为1:1。
作为一种实施方式，所述聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤A：在N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶液中按照摩尔比1：1加入四甲酸二酐粉末与乙二胺溶液，保持磁力搅拌。反应容器为玻璃烧瓶。对烧瓶进行氩气保护。将烧瓶转移到50℃油浴中，并逐步升温至150℃。在该温度下保持反应4到18小时。
步骤B：将生成物收集，离心，去除上清液。对于下方离心沉淀物用N-二甲基甲酰胺稀释清洗，进行第二次离心。再用乙醇进行清洗离心两次。最终物质在真空烘箱中烘干，得到干粉，即所述聚酰亚胺。
根据本申请的另一个方面，提供一种聚酰亚胺电极。
所述聚酰亚胺电极，其特征在于，包括：
电极活性物质，所述电极活性物质选自根据所述的聚酰亚胺的制备方法制备的聚酰亚胺中的至少一种；
粘结剂；
导电剂；和
集流体。
可选地，所述电极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为5.5～9.5：0.25～3：0.25～1.25。
可选地，所述电极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为6：3：1。
可选地，所述导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、超导炭黑、碳纤维、导电石墨中的至少一种；
所述粘结剂选自聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯、羟丙基纤维素、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚乙烯中的至少一种；
所述集流体选自不锈钢网、不锈钢片、钛网、铜网、多孔铝箔中的至少一种。
可选地，所述活性物质的面密度为1～2mg·cm-2。
根据本申请的又一方面，提供所述的聚酰亚胺电极的制备方法。
所述的聚酰亚胺电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含有电极活性物质、粘结剂的原料，与溶剂混合，得到浆料，复合到集流体上，得到所述聚酰亚胺电极。
可选地，所述复合的方式选自辊压、挤压、涂布中的至少一种；
所述溶剂选自乙醇、N-甲基吡咯烷酮、N-二甲基甲酰胺中的至少一种。
根据本申请的另一个方面，提供一种水系离子半电池。
水系离子半电池，其特征在于，包括：
正极，所述正极选自所述的聚酰亚胺电极、根据所述的聚酰亚胺电极的制备方法制备的聚酰亚胺电极中的至少一种；和
电解液，所述电解液为含有硫酸锂的水溶液。
可选地，所述水系离子半电池还包括：
负极，所述负极为活性碳布；和
隔膜，所述隔膜选自玻璃纤维滤纸、AGM隔膜、纤维素无纺布隔膜中的至少一种。
作为一种实施方式，所述水系离子半电池，包括：
电解液：1.5～2.5M硫酸锂(Li2SO4)水溶液
隔膜：玻璃纤维滤纸(孔隙率1微米以下，厚度260微米左右)
负极：活性炭布
正极：聚酰亚胺电极。
所述正极的组装，包括：
活性物质：聚酰亚胺有机材料
导电剂：导电炭黑(Super P carbon)
粘结剂：聚四氟乙烯(PTFE)乳液
集流体：不锈钢网
流程：将活性物质、导电炭黑、粘结剂按照质量比例为6:3:1，在乙醇溶液中混合搅拌形成泥浆状，涂覆到不锈钢网上，然后真空烘干。电极面积约为1.5cm2，活性物质的面密度约为1～2mg cm-2。
所使用电池为CR2032纽扣电池。
根据本申请的又一方面，提供一种水系离子全电池。
所述水系离子全电池，其特征在于，包括：
负极，所述负极选自所述的聚酰亚胺电极、根据所述的聚酰亚胺复合电极的制备方法制备的聚酰亚胺电极中的至少一种；
电解液，所述电解液为含有锂离子的水溶液；和
正极，所述正极含有正极活性物质；所述正极活性物质包括锰酸锂。
可选地，所述电解液为含有硫酸锂的水溶液。
可选地，所述水系离子全电池还包括隔膜；
所述隔膜选自玻璃纤维滤纸、AGM隔膜、纤维素无纺布隔膜中的至少一种。
可选地，所述正极的制备方法包括：
将含有正极活性物质、导电碳、粘结剂的原料，与溶剂混合，得到膏状物，复合到集流体上，干燥，制样，得到所述正极。
可选地，所述正极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为7.5～9.5：0.25～2.25：0.25～2.25。
可选地，所述溶剂选自乙醇、N-甲基吡咯烷酮、N-二甲基甲酰胺中的至少一种；
所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚四氟乙烯、丁苯橡胶中的至少一种；
所述导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、超导炭黑、碳纤维、导电石墨中的至少一种；
所述集流体选自不锈钢片、不锈钢网、不锈钢箔中的至少一种。
可选地，所述正极活性物质在所述集流体的面密度为3～8mg/cm2。
本申请中，所述C2～C5的亚烷基为碳原子数为2～5的直链烷基、碳原子数为2～5的带有支链的烷基。
本申请中，所述苯基为苯环上失去一个或者多个氢原子得到的基团。
本申请中，所述环烷基为环烷烃失去一个或者多个氢原子得到的基团。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的水系半电池，该有机材料电极的比容量突破了150mAh/g，优于之前合成的聚萘酰亚胺。
2)本申请进一步验证了该系列材料在水系电池中的性能，拓展了有机锂电负极材料。
3)本申请所提供的聚酰亚胺的制备方法，采用了简单的一步合成法，方法简便快捷，后处理简单，有望应用于大批量合成。通过这种高效、简洁的合成方法得到的聚酰亚胺有机电极材料，可作为负极用于水系锂离子电池。该合成的负极材料不仅涵盖苯环聚酰亚胺，还有环己烷、环戊烷、环丁烷等聚酰亚胺，这几个聚合物在理论计算上有机材料电极的比容量皆高于聚萘酰亚胺，同时实验也已证明其比容量能达到150mAh/g，优于之前合成的聚萘酰亚胺，也具有高循环寿命(>500次)。该水系电池具有绝对安全(不起火不爆炸)，无贵金属环境友好，成本可控，快充(水系中锂离子传导好)，和大的温度使用范围等优点(盐水下可低温，上可高温)。该产物合成方法简单，通过简单的乙醇洗涤方式即可得到较为纯净的产物，直接用于半电池的试验，能达到很好效果。
4)本申请提供了新的聚酰亚胺，通过分子结构的设计来增加有机材料电极的比容量提供了一种很好的研究思路，在今后的研究中，我们将可以设计出更多的结构，以此来不断增加比容量。同时也有相关研究证明有机聚酰亚胺材料在水溶液钠离子电池中表现出优异的储钠性能，主要是因为其柔性的聚合物骨架对阳离子的选择性较小，可允许较大离子半径的的金属离子脱嵌，因此，此种聚酰亚胺有望应用于水溶液镁离子电池，水溶液钙离子电池以及水溶液铝离子电池，将会大大拓宽电极材料的应用领域。
附图说明
图1为半电池B-1的循环性能图。
图2为半电池B-2的循环性能图。
图3为半电池B-3的循环性能图。
图4为半电池B-4的循环性能图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
本申请的实施例中分析方法如下：
利用深圳新威电子有限公司型号为BTS-5V20mA电池检测设备进行电池的电化学性能测试进行电性能分析。
实施例1样品1#的制备
步骤A：在100mL N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶液中按照摩尔比1：1加入10.9g均苯四甲酸二酐粉末与4.1mL乙二胺溶液，保持磁力搅拌。反应容器为玻璃烧瓶。对烧瓶进行氩气保护。将烧瓶转移到50℃油浴中，并逐步升温至150℃。在该温度下保持反应4小时。
步骤B：将生成物收集，离心，去除上清液。对于下方离心沉淀物用N-二甲基甲酰胺稀释清洗，进行第二次离心。再用乙醇进行清洗离心两次。最终物质在真空烘箱中110℃烘干，得到干粉，记为样品1#，产率为85％。
实施例2样品2#的制备
步骤A：在20mL N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶液中按照摩尔比1：1加入1.96g环丁烷四甲酸二酐粉末与0.78mL乙二胺溶液，保持磁力搅拌。反应容器为玻璃烧瓶。对烧瓶进行氩气保护。将烧瓶转移到50℃油浴中，并逐步升温至150℃。在该温度下保持反应6小时。
步骤B：将生成物收集，离心，去除上清液。对于下方离心沉淀物用N-二甲基甲酰胺稀释清洗，进行第二次离心。再用乙醇进行清洗离心两次。最终物质在真空烘箱中110℃烘干，得到干粉，记为样品2#，产率为82％。
实施例3样品3#的制备
步骤A：在20mL N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶液中按照摩尔比1：1加入2.1g1,2,3,4-环戊四羧酸二酐粉末与0.78mL乙二胺溶液，保持磁力搅拌。反应容器为玻璃烧瓶。对烧瓶进行氩气保护。将烧瓶转移到50℃油浴中，并逐步升温至150℃。在该温度下保持反应6小时。
步骤B：将生成物收集，离心，去除上清液。对于下方离心沉淀物用N-二甲基甲酰胺稀释清洗，进行第二次离心。再用乙醇进行清洗离心两次。最终物质在真空烘箱中110℃烘干，得到干粉，记为样品3#，产率为80％。
实施例4样品4#的制备
步骤A：在20mL N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶液中按照摩尔比1：1加入2.24g 1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐粉末与0.78mL乙二胺溶液，保持磁力搅拌。反应容器为玻璃烧瓶。对烧瓶进行氩气保护。将烧瓶转移到50℃油浴中，并逐步升温至150℃。在该温度下保持反应8小时。
步骤B：将生成物收集，离心，去除上清液。对于下方离心沉淀物用N-二甲基甲酰胺稀释清洗，进行第二次离心。再用乙醇进行清洗离心两次。最终物质在真空烘箱中110℃烘干，得到干粉，记为样品4#，产率为85％。
实施例5半电池的制备
半电池组装：
一、结构组成
电解液：1.5M硫酸锂(Li2SO4)水溶液
隔膜：玻璃纤维滤纸(孔隙率1微米以下，厚度260微米左右)
负极：活性炭布
正极：聚酰亚胺电极
二、正极的组装：
活性物质：聚酰亚胺有机材料
导电剂：导电炭黑(Super P carbon)
粘结剂：聚四氟乙烯(PTFE)乳液
集流体：不锈钢网
流程：将活性物质、导电炭黑、粘结剂按照质量比例为6:3:1，在乙醇溶液中混合搅拌形成泥浆状，涂覆到不锈钢网上，然后真空烘干。电极面积约为1.5cm2，活性物质的面密度约为1～2mg cm-2。
所使用电池为CR2032纽扣电池。
采用样品1#、样品2#、样品3#、样品4#分别制备得到半电池B-1、B-2、B-3、B-4。
实施例6半电池的制备
半电池组装：
结构组成
电解液：2.5M硫酸锂(Li2SO4)水溶液
隔膜：玻璃纤维滤纸(孔隙率1微米以下，厚度260微米左右)
负极：活性炭布
正极：聚酰亚胺电极
正极的组装：
活性物质：聚酰亚胺有机材料
导电剂：导电炭黑(Super P carbon)
粘结剂：聚四氟乙烯(PTFE)乳液
集流体：不锈钢网
流程：将活性物质、导电炭黑、粘结剂按照质量比例为6:3:1，在乙醇溶液中混合搅拌形成泥浆状，涂覆到不锈钢网上，然后真空烘干。电极面积约为1.5cm2，活性物质的面密度约为1～2mg cm-2。
所使用电池为CR2032纽扣电池。
采用样品1#、样品2#、样品3#、样品4#分别制备得到半电池B-5、B-6、B-7、B-8。
实施例7全电池的制备
全电池组装：
结构组成
电解液：2.5M硫酸锂(Li2SO4)水溶液
隔膜：玻璃纤维滤纸(孔隙率1微米以下，厚度260微米左右)
负极：聚酰亚胺电极
正极：锰酸锂电极
负极的组装：
活性物质：聚酰亚胺有机材料
导电剂：导电炭黑(Super P carbon)
粘结剂：聚四氟乙烯(PTFE)乳液
集流体：不锈钢网
流程：将活性物质、导电炭黑、粘结剂按照质量比例为6:3:1，在乙醇溶液中混合搅拌形成泥浆状，涂覆到不锈钢网上，然后真空烘干。电极面积约为1.5cm2，活性物质的面密度约为1～2mg cm-2。
所使用电池为CR2032纽扣电池。
正极的组装：
活性物质：锰酸锂
粘结剂：聚四氟乙烯(PTFE)乳液
集流体：不锈钢网
制备流程：将活性物质、导电碳、粘结剂按照质量比例为8:1:1，在乙醇溶液中混合搅拌形成膏状，辊压到不锈钢网上，然后真空烘干，极片压片机取样，电极面积约为1.5cm2，活性物质的面密度约为1～2mg cm-2。
采用样品1#、样品2#、样品3#、样品4#分别制备得到电池D-1、D-2、D-3、D-4。
实施例8样品的表征
对样品1#、样品2#、样品3#、样品4#进行红外表征结果皆可以确定聚酰亚胺材料的成功合成。在红外测定中1650、1725cm-1的吸收峰表明五元亚胺环中羰基C＝O的对称与不对称伸缩振动吸收峰，1370cm-1位置的吸收峰为酰亚胺键中的C-N伸缩振动吸收峰，730cm-1位置的峰为酰亚胺键中C＝O弯曲振动锋，这四种材料皆有这几组聚酰亚胺红外特征峰。
实施例9电池的性能测试
对半电池B-1、B-2、B-3、B-4进行循环性能测试。
测试条件为：充放电电流：1C＝100mA/g。
测试结果如图1所示，对应半电池B-1，电池容量能达到150mAh/g，在经80圈循环后性能保持良好。
如图2所示，对应半电池B-2，电池容量能达到150mAh/g，在经60圈循环后性能保持良好。
测试结果如图3所示，对应半电池B-3，电池容量能达到150mAh/g以上，在经50圈循环后性能保持良好。
测试结果如图4所示，对应半电池B-4，电池容量能达到150mAh/g，在经50圈循环后性能保持良好。
全电池的循环性能与半电池相似。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (20)

1.一种聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
将含有式I所示的化合物和式II所示的化合物的溶液，在非活性气氛下，于130～160℃下反应4～8小时，经分离，洗涤，干燥，得到如式III所示的聚酰亚胺；
所述非活性气氛选自氮气、氦气、氖气、氩气中的至少一种；
Figure FDA0003875259500000011
H2N——R——NH2 式II
Figure FDA0003875259500000012
其中，
Figure FDA0003875259500000013
选自苯基、环烷基中的至少一种；
R选自C2～C5的亚烷基中的至少一种；
n＝1000～10000；
所述含有式I所示的化合物和式II所示的化合物的溶液中的溶剂为N-二甲基甲酰胺。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，
Figure FDA0003875259500000021
选自苯基、C4～C10的环烷基中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，
Figure FDA0003875259500000022
选自苯基、环丁烷基、环戊烷基、环己烷基中的至少一种；
R为亚乙基。
4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述含有式I所示的化合物和式II所示的化合物的溶液中式I所示的化合物和式II所示的化合物的总浓度为0.1～0.2g/mL。
5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述含有式I所示的化合物和式II所示的化合物的溶液中式I所示的化合物和式II所示的化合物的摩尔比为1:1～2。
6.一种聚酰亚胺电极，其特征在于，包括：
电极活性物质，所述电极活性物质选自根据权利要求1至5任一项所述的聚酰亚胺的制备方法制备的聚酰亚胺中的至少一种；
粘结剂；
导电剂；和
集流体。
7.根据权利要求6所述的聚酰亚胺电极，其特征在于，所述电极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为5.5～9.5：0.25～3：0.25～1.25。
8.根据权利要求6所述的聚酰亚胺电极，其特征在于，所述导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、超导炭黑、碳纤维、导电石墨中的至少一种；
所述粘结剂选自聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯、羟丙基纤维素、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚乙烯中的至少一种；
所述集流体选自不锈钢网、不锈钢片、钛网、铜网、多孔铝箔中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的聚酰亚胺电极，其特征在于，所述活性物质的面密度为1～2mg·cm2。
10.权利要求6至9任一项所述的聚酰亚胺电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含有电极活性物质、粘结剂的原料，与溶剂混合，得到浆料，复合到集流体上，得到所述聚酰亚胺电极。
11.跟据权利要求10所述的聚酰亚胺电极的制备方法，其特征在于，所述复合的方式选自辊压、挤压、涂布中的至少一种；
所述溶剂选自乙醇、N-甲基吡咯烷酮、N-二甲基甲酰胺中的至少一种。
12.一种水系离子半电池，其特征在于，包括：
正极，所述正极选自权利要求6至9任一项所述的聚酰亚胺电极、根据权利要求10或11所述的聚酰亚胺电极的制备方法制备的聚酰亚胺电极中的至少一种；和
电解液，所述电解液为含有硫酸锂的水溶液。
13.根据权利要求12所述的水系离子半电池，其特征在于，所述水系离子半电池还包括：
负极，所述负极为活性碳布；和
隔膜，所述隔膜选自玻璃纤维滤纸、AGM隔膜、纤维素无纺布隔膜中的至少一种。
14.一种水系离子全电池，其特征在于，包括：
负极，所述负极选自权利要求6至9任一项所述的聚酰亚胺电极、根据权利要求10或11所述的聚酰亚胺电极的制备方法制备的聚酰亚胺电极中的至少一种；
电解液，所述电解液为含有锂离子的水溶液；和
正极，所述正极含有正极活性物质；所述正极活性物质包括锰酸锂。
15.根据权利要求14所述的水系离子全电池，其特征在于，
所述电解液为含有硫酸锂的水溶液。
16.根据权利要求15所述的水系离子全电池，所述水系离子全电池还包括隔膜；
所述隔膜选自玻璃纤维滤纸、AGM隔膜、纤维素无纺布隔膜中的至少一种。
17.根据权利要求15所述的水系离子全电池，其特征在于，所述正极的制备方法包括：
将含有正极活性物质、导电碳、粘结剂的原料，与溶剂混合，得到膏状物，复合到集流体上，干燥，制样，得到所述正极。
18.根据权利要求17所述的水系离子全电池，其特征在于，所述正极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为7.5～9.5：0.25～2.25：0.25～2.25。
19.根据权利要求17所述的水系离子全电池，其特征在于，所述溶剂选自乙醇、N-甲基吡咯烷酮、N-二甲基甲酰胺中的至少一种；
所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚四氟乙烯、丁苯橡胶中的至少一种；
所述导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、超导炭黑、碳纤维、导电石墨中的至少一种；
所述集流体选自不锈钢片、不锈钢网、不锈钢箔中的至少一种。
20.根据权利要求17所述的水系离子全电池，其特征在于，所述正极活性物质在所述集流体的面密度为3～8mg/cm2。
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