CN114479078B - 萘酰亚胺类聚合物、其制备方法及在锂/钠电池中的应用 - Google Patents

萘酰亚胺类聚合物、其制备方法及在锂/钠电池中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种萘酰亚胺类聚合物、其制备方法及在锂/钠电池中的应用，其中，萘酰亚胺类聚合物的合成过程如下：将萘酰亚胺
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和FeCl3混合均匀后在研钵中进行固相研磨30‑50 min，或者在球磨罐中以转速为500‑1000 r/min球磨20‑30 min，球磨后的固体清洗、干燥，即得，或者将萘酰亚胺和FeCl3溶于有机溶剂中，在保护气氛下室温搅拌36～50小时后洗涤，干燥，即得；R为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、
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或

Description

萘酰亚胺类聚合物、其制备方法及在锂/钠电池中的应用
技术领域
本发明属于钠离子电池与锂离子电池有机正极材料领域，具体涉及一种萘酰亚胺类聚合物、其制备方法及在锂/钠电池中的应用。
背景技术
为早日实现“碳达峰”和“碳中和”，必须大力发展太阳能、风能、潮汐能、地热能等可再生资源。但是这些清洁能源受到外界自然条件的限制，一般都具有随机性、间歇性、能量密度低等特点，如果将其产生的电能直接输入到电网，会对电网产生很大的冲击。这种情况下，大规模发展储能系统能够提升社会整体能量使用效率。在各种储能方式中，电化学储能具有投资少、效率高、应用灵活等优势，得到了广泛的研究与应用。其中，锂离子电池与钠离子电池成为应用最广泛和最有潜力的储能设备。对于电池来说，正极材料对于电池的能量密度和整体造价都有非常重要的作用，之前的研究工作主要集中在无机过渡金属正极材料上。相对来说，无机正极材料制备条件比较苛刻，需要在高温高压等反应条件下进行，工艺复杂重现性低，而且重金属的资源有限，过度使用会造成环境污染。况且经过几十年的发展，传统的无机正极材料已经进入发展瓶颈，在高容量与循环稳定性和安全性方面难以兼容。迫切需要开发绿色环保、资源丰富的新型电极材料。相比之下，有机正极材料也可以在锂/钠离子电池中显示出良好的电化学活性，除了具有较高的理论比容量外，还具有元素储量丰富、合成方法简便温和及分子结构灵活可控性强等优势。
常见的正极材料根据官能团划分为氮氧自由基、共轭羰基、有机硫化物等几类使用较多的有机小分子化合物。由于小分子化合物在有机溶剂中有一定的溶解性，在液态电解液中不可避免的会部分溶解，对电池的循环性能产生较大的影响。共轭羰基化合物具有快速反应动力学、良好的循环稳定性、较高的库伦效率与较好的倍率性能，得到大家的广泛关注。其中萘酰亚胺类化合物因其力学性能优异、热稳定性良好、还有良好的氧化还原稳定性而引起研究者兴趣。但作为小分子化合物，萘酰亚胺也具有在液态电解液中有一定溶解性的弊端。 为了克服这个问题，研究者采用掺杂无机物及与其他官能团反应聚合等方法来降低溶解性。本课题组在芳香化合物氧化偶联共聚方面有坚实的研究基础，由此本发明利用一种简便环保的固相反应，制备了萘酰亚胺的共轭聚合物，没有添加任何无关基团，一方面降低了其溶解性，一方面提高了其电子导电性。得到的聚萘酰亚胺制备正极材料，应用在锂/钠离子电池，为锂/钠离子电池提供了一类新型性能优良有机正极材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种萘酰亚胺类聚合物、其制备方法及及在锂/钠电池中的应用。
本发明首先合成萘酰亚胺类化合物，然后聚合形成聚萘酰亚胺，制备成正极材料并将其应用到钠离子电池和锂离子电池中。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种萘酰亚胺类聚合物的制备方法，合成路线如下：
R为、或，
合成步骤如下：
（1）将1,8-萘二甲酸酐溶解在喹啉中，然后加入NH2-R-NH2，升温至115~125℃后加入二水合醋酸锌，搅拌反应完全，然后冷却至室温后抽滤，得到的固体洗涤，即得萘酰亚胺；
（2）将萘酰亚胺和FeCl3混合均匀后在研钵中手工进行固相研磨30-50min，或者在50 mL球磨罐中以转速为500-1000 r/min球磨20-30 min，球磨后的固体清洗、干燥，即得聚萘酰亚胺；或者将萘酰亚胺和FeCl3溶于有机溶剂中，在保护气氛下室温搅拌36～50小时，然后洗涤，干燥，即得聚萘酰亚胺； R为、或，萘酰亚胺和FeCl3的质量比为1:5~6。
上述过程中，洗涤采用盐酸浓度为3v%的甲醇溶液。
为制备聚萘酰亚胺类正极材料，本发明采用了两种制备方法：
制备方法一：为改善小分子正极材料在电池中溶解问题以及循环性能差等问题，将小分子化合物制备成聚合物，即将所述化合物（Ⅰ）与三氯化铁室温下进行固相反应，后用甲醇洗涤干燥后得到聚合体（Ⅱ）。然后将聚萘酰亚胺类化合物与导电剂、粘结剂混合均匀后涂在集流体上，干燥后即为用于钠/锂电池的正极材料。
制备方法二：原位合成制备聚萘酰亚胺类正极材料
具体的，即在聚合时就加入不同种类和不同含量的导电剂。将化合物（Ⅰ）与导电剂混合，然后与三氯化铁室温下经过室温固相反应，处理后生成含导电剂的聚萘酰亚胺类材料。再与粘结剂混合均匀后涂在集流体上，干燥后即得聚萘酰亚胺正极材料。
以上所列举的体系并不是对于本发明优选方式的限定，在不违背本发明技术构思的前提下，本领域技术人员可以根据需要选择。
本发明所制备得到萘酰亚胺和聚萘酰亚胺正极材料主要应用于锂离子电池和钠离子电池的制造中，因此在上述两种制备方法中，无论制备方法一还是制备方法二，只要是适用于钠离子电池或锂离子电池的正极材料，均适用于本发明。通过本发明的上述两种制备方法制备的聚萘酰亚胺类正极材料，需要进一步装配成正极极片，所述应用于钠/锂离子电池电极材料时，通常由导电剂、粘结剂和集流体组成。导电剂选为Super-P、导电碳、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、碳钎维（VGCF）、碳纳米管（CNT）、石墨烯等其中一种或它们之间二元或三元混合导电浆料等；粘结剂为PVDF、PTFE等可用于锂/钠离子电池的粘结剂；集流体为不锈钢、铝箔、铜箔、铝网、铜网等其中一种。萘酰亚胺类聚合物、导电剂和粘结剂的质量比为（60-75）：（30-15）：10，萘酰亚胺类聚合物在集流体上的负载量为0.8 mg cm-2~2 mg cm-2。
同理，本发明对于电解质等电池材料的选择不做特别限定，现有技术中能够应用于钠离子电池或锂离子电池的电解质体系均可适用于本发明的聚萘酰亚胺类正极材料，包括但不限于液态电解质、固态电解质和凝胶电解质。电解质由有机溶剂和钠/锂盐组成：有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、氟代碳酸乙烯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、碳酸亚乙烯酯等中的一种或两种以上混合的酯类电解液；此外还可以是四氢呋喃、氟代四氢呋喃、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚中的任意一种或两种以上的醚类电解液；也可以为离子液体体系。锂离子电池选用的锂盐主要是LiPF6、LiBF4、LiTFSI、LiFSI、LiClO4、LiCF3SO3等任选其一；钠离子电池选用的电解质盐主要是NaPF6、NaBF4、NaTFSI、NaFSI、NaClO4、NaCF3SO3等任选其一。负极材料选自合金化合物(各种金属包括锡、铝、铋、锑、锌等)、金属氧化物/硫化物/磷化物等（TiO2、Sn3P4、FeS、SnS、SnS2、FeS2等）、各种碳材料、层状化合物（包括石墨、MXene，MoS2，黑磷等）、有机物（聚酰亚胺，聚苯醌等）中的任意一种。隔膜选自聚丙烯（PP）隔膜、聚丙烯腈（PAN）隔膜、玻璃纤维隔膜、PVDF、无纺布、三层隔膜等中的任意一种或复合隔膜。
需要说明的是，将本发明所述萘酰亚胺和聚萘酰亚胺类正极材料应用到钠离子电池或锂离子电池中，具体的应用方式需要结合电池的装配过程，将所需材料混合均匀后得到正极极片，与电解质、隔膜及负极材料装配得到钠离子电池或锂离子电池。
本发明主要以1,8萘二甲酸酐与对苯二胺的产物（Ⅲ）及聚合产物（Ⅳ）为例来研究材料的各项性能。
具体地，取通式所示聚萘酰亚胺与乙炔黑或Super-P混合后在研钵中研磨均匀，同时将PVDF粉末溶于NMP中，将PVDF的NMP溶液加入研钵中与聚萘酰亚胺、乙炔黑（或Super-P）的混合粉末一起研磨均匀，并将其涂在铝箔或铜箔上，干燥，切割成正极片，其中，聚萘酰亚胺、乙炔黑（或Super-P）和PVDF质量比为（60~70）:（20~30）:10，三者总质量为0.1 g。
优选地，铝箔或铜箔直径为13 mm，聚萘酰亚胺在铝箔或铜箔上的负载量为0.8 mgcm-2~1.1 mg cm-2。
当为锂离子电池时，电解液为1 M LiPF6的碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯溶液，碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯体积比为1:1:1，电解质用量为120-150 μL，隔膜为聚丙烯，锂片做负极，装配成锂离子电池。
当为钠离子电池时，电解质为1 M NaPF6的碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯/碳酸丙烯酯溶液，碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯体积比为45:45:10，或者为1 M NaClO4的含5v%氟代碳酸乙烯酯的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯的溶液，其中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的体积比为1:1，电解质用量为120-150 μL，隔膜为玻璃纤维，钠片做负极，装配成钠离子电池。
将上述萘酰亚胺和聚萘酰亚胺类电池材料装配而成的钠离子电池或锂离子电池进行检测发现，与未聚合的萘酰亚胺正极材料相比，本发明的聚萘酰亚胺类正极材料表现出更为稳定的循环性能和倍率性能。究其原因，本发明所制备的聚萘酰亚胺类正极材料是大分子化合物，在具有相同活性羰基基团数目的同时具有更大的共轭体系，大大降低了材料在电解液中的溶解度，聚合之后热稳定性和电子导电率也得到改善，所以所装配的电池具有更好的倍率性能和循环稳定性。基于其所具有的独特结构，无论将其单独聚合亦或与导电剂混合后聚合，均可得到以此萘酰亚胺类为基础的综合性能优良的聚萘酰亚胺类正极材料。对于业内人士所关注的溶解性、电子电导率、电化学稳定性等都得到不同程度的提高。同时，本发明还可以根据目标正极材料的要求，将1，8萘二甲酸酐与不同的二胺反应得到不同结构的萘酰亚胺和聚萘酰亚胺，从而得到不同设计要求的聚萘酰亚胺类正极材料。因此将上述聚萘酰亚胺类正极材料应用到钠/锂离子电池中，在开发低溶解性、电化学性能等综合性能优异的钠/锂电池方面具有较大的应用前景。
附图说明
图1：萘酰亚胺聚合前后产物的热稳定性分析；
图2：萘酰亚胺聚合前后产物的红外光谱；
图3：按实施例1组装通式Ⅳ/Li电池的循环伏安曲线；
图4：按实施例1组装通式Ⅲ/Li和通式Ⅳ/Li电池的阻抗性能；
图5：按实施例1组装通式Ⅲ/Li和通式Ⅳ/Li电池的倍率性能；
图6：按实施例1组装通式Ⅲ/Li和通式Ⅳ/Li电池的循环性能；
图7：按实施例2组装通式Ⅲ/Na和通式Ⅳ/Na电池的倍率性能；
图8：按实施例2组装通式Ⅲ/Na和通式Ⅳ/Na电池的充放电曲线；
图9：按实施例3组装通式Ⅳ/Li电池的倍率性能；
图10：按实施例4组装通式Ⅳ/Li电池的充放电曲线。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明。
一、萘酰亚胺和聚萘酰亚胺的合成
1）萘酰亚胺的合成
通式Ⅰ系列化合物合成路线类似，以通式Ⅲ为例来说明萘酰亚胺系列的合成。将1,8-萘二甲酸酐(1.6 g, 8.1 mmol)溶解在10 mL喹啉中，然后加入对苯二胺 (0.5 g, 4.6mmol)，升温至120 ℃后加入二水合醋酸锌(0.1 g, 0.46 mmol)，搅拌反应2小时。然后冷却至室温后抽滤，得到的固体用乙酸乙酯洗涤3次，再用水和1 M的盐酸各洗1次，得到灰色固体即为萘酰亚胺（记为NP），产率约40%。
）聚萘酰亚胺的合成
可通过溶液法和固相反应制备。
溶液法：将0.4 g萘酰亚胺与2.0 g三氯化铁溶于30 mL氯仿中，在氮气或氩气保护下室温搅拌36～50小时，然后加入盐酸浓度为3v%的甲醇溶液100 mL，搅拌30分钟，抽滤，得到的固体在60℃干燥12小时得即为聚萘酰亚胺，产量为0.33 g，产率为83%，即通式Ⅳ。
固相法：将 0.2 g萘酰亚胺和1.1 g三氯化铁混合均匀后在研钵中手工进行固相研磨30-50 min，或者在球磨罐中球磨20-30 min，所得固体用盐酸浓度为3 v%的甲醇溶液清洗，然后在60℃干燥12小时得聚萘酰亚胺（记为PNP）0.17 g，产率85%。
）萘酰亚胺类正极材料的合成
本发明的聚萘酰亚胺正极材料在具体制备时需要结合电池的装配过程，即聚萘酰亚胺与导电剂和粘接剂混配后涂布在集流体上，干燥后得到正极极片。
二、聚萘酰亚胺类电池的制备和应用
实施例1
按60:30:10的质量比，称取总质量为0.1 g的聚萘酰亚胺（固相研磨法制备）或萘酰亚胺、乙炔黑和PVDF。具体操作方法为，萘酰亚胺或聚萘酰亚胺与乙炔黑混合后在研钵中研磨5~10分钟，同时将PVDF粉末溶于一定量的NMP溶液制备3wt%的PVDF溶液，将PVDF的NMP溶液加入研钵中与其它混合粉末一起研磨5分钟~10分钟，并迅速将其涂在铝箔上，在60℃烘箱内干燥8小时后用裁片机切割制得直径为13 mm的正极片，萘酰亚胺或聚萘酰亚胺负载量为0.8-1.1 mg cm-2，。装配锂电池时，使用常规液体电解液，即1 M LiPF6的体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯的溶液，添加量为120-150 μL，选用聚丙烯（Celgard 2500）做隔膜，厚度为0.45 mm的锂片做负极。
实施例2
当装配钠离子电池时，正极片的制备和实施例1相同，使用钠离子电池液体电解液即1 M NaClO4的含5%氟代碳酸乙烯酯的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯（体积比为1：1）的溶液，添加量为120-150 μL，隔膜为玻璃纤维（Whatman玻璃纤维，孔径2.7 μm），选厚度为0.45 mm的钠片做负极，装配钠离子电池，萘酰亚胺或聚萘酰亚胺（固相法）负载量为0.8-1.1 mg cm-2。需要补充说明的是，本发明不对电池的装配过程做特别限定，本领域技术人员可以根据本发明的聚萘酰亚胺材料的性能特点选择合适的装配工艺。为做对比，按相同工艺装配萘酰亚胺电池。
实施例3
按60:30:10的质量比，总质量为0.1 g称聚萘酰亚胺（固相法）、Super-P、PVDF。正极片制备方法与实施例1类似，聚萘酰亚胺负载量为0.86 mg cm-2，使用常规液体电解液，即1 M LiPF6的体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯的溶液，添加量为120μL。选用聚丙烯（Celgard 2500）做隔膜，厚度为0.45 mm的锂片做负极。
实施例4
按70:20:10的质量比，总质量为0.1 g称聚萘酰亚胺（固相法）、Super-P、PVDF，选用铜箔做集流体，正极片制备方法与实施例1类似，聚萘酰亚胺负载量为1.00 mg cm-2，使用常规液体电解液，即1 M LiPF6的体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯的溶液，添加量为120 μL。选用聚丙烯（Celgard 2500）做隔膜，厚度为0.45 mm的锂片做负极。
将上述实施例所装配的电池进行电化学相关测试，此处本发明选取了部分电池测试数据，这部分数据主要由实施例1~实施例4所得到的萘酰亚胺类聚合物电池进行相关测试得到，需要说明的是，按照本发明的技术方案所得到的其他萘酰亚胺类聚合物电池，其综合性能与此处所选取的实施例相当，下面仅对选取的测试结果分析如下。
图1：对通式Ⅲ和Ⅳ中萘酰亚胺和聚萘酰亚胺（固相法制备所得）进行热稳定性分析，萘酰亚胺聚合前后的起始热分解温度接近，均在440 ℃左右，但是聚萘酰亚胺的残碳量高于萘酰亚胺，分别为20%和8%。
图2：对通式Ⅲ和Ⅳ中萘酰亚胺和聚萘酰亚胺（固相法制备所得）进行了红外光谱测试，聚合前后红外光谱在指纹区略有不同，对应于苯环上的不同取代。
图3：将固相法制备的聚萘酰亚胺为正极，锂为负极为例，按照实施例1中组装锂离子电池，活性物质（萘酰亚胺和聚萘酰亚胺，下同）负载量为0.86 mg cm-2, 液态电解液添加量为150 μL。测试了该电池的循环伏安，结果表明聚萘酰亚胺主要有一对氧化还原峰，且前三周曲线重叠性较好，说明聚萘酰亚胺为正极的电池有较好的电化学稳定性。
图4：以萘酰亚胺和聚萘酰亚胺（固相法制备所得）为正极，锂为负极为例，按照实施例1中组装锂离子电池，活性物质负载量为0.86 mg cm-2, 液态电解质添加量为150 μL。测试了萘酰亚胺、聚萘酰亚胺作为正极材料的锂离子电池的电化学阻抗性能，由图可知，聚萘酰亚胺阻值为64.57 Ω，萘酰亚胺阻值为156.2 Ω，聚合物材料表现出更低的阻抗，体现聚萘酰亚胺由较好的电子导电性。
图5：以萘酰亚胺和聚萘酰亚胺为正极，锂为负极为例，按照实施例1中组装锂离子电池，活性物质负载量为0.86 mg cm-2, 液态电解质添加量为150 μL。测试了该锂离子电池的倍率性能，电流密度从左向右依次为0.1 C、0.2 C、0.5 C、1.0 C、2.0 C、1.0 C、0.5 C、0.2 C和0.1 C，对应该倍率PNP容量分别为95.66 mAh/g、97.05 mAh/g、49.62 mAh/g、36.36mAh/g、28.61 mAh/g、33.74 mAh/g、44.58 mAh/g、57.46 mAh/g和55.26 mAh/g；对应该倍率NP容量分别为73.30 mAh/g、76.05 mAh/g、60.38 mAh/g、44.71 mAh/g、33.99 mAh/g、41.00mAh/g、50.35 mAh/g、67.93 mAh/g和81.99 mAh/g，聚萘酰亚胺表现出更优异的倍率性能。
图6：以萘酰亚胺和聚萘酰亚胺为正极，锂为负极为例，按照实施例1中组装锂离子电池，活性物质负载量为0.86 mg cm-2, 液态电解质添加量为150 μL。测试了该锂离子电池的循环性能，NP首周充放电效率为89.9%，比容量为82.9 mAh/g，循环106周后容量剩余21.5mAh/g；PNP首周充放电效率为91.2%，比容量为86.5 mAh/g，循环106周后容量剩余34.0mAh/g；
图7：以萘酰亚胺和聚萘酰亚胺为正极，钠为负极为例，按照实施例2中组装钠离子电池，活性物质负载量为0.86 mg cm-2, 液态电解质添加量为150 μL。测试了该钠离子电池的倍率性能，电流密度从左向右依次为0.2 C、0.5 C、1.0 C、2.0 C，对应倍率下PNP的容量分别为122.4 mAh/g、58.6 mAh/g、39.7 mAh/g和31.6 mAh/g；对应倍率下NP的容量分别为86.4 mAh/g、54.5 mAh/g、38.0 mAh/g和26.6mAh/g。聚萘酰亚胺表现出更优异的倍率性能。
图8：按照实施例2中组装钠离子电池在0.2 C电流密度下的容量电压曲线，活性物质负载量为0.86 mg cm-2, 液态电解质添加量为150 μL，放电阶段电压从快速3.1 V降至1.9 V，随后在电压1.7 V至1.6 V之间出现一个较缓的放电电压平台，继续放电后在电压1.5 V至1.4 V之间出现一个更平缓且长的放电电压平台，该阶段是嵌钠阶段；在充电电压阶段，电压从1.3 V快速升至1.5 V，随后在1.6 V至1.9 V之间出现充电电压平台，在2.3 V至2.6 V处出现另充电电压平台，该阶段是脱钠阶段。
图9：以聚萘酰亚胺为正极，锂为负极为例，按照实施例3组装锂离子电池，测试了该锂离子电池的倍率性能，电流密度从左向右依次为0.2 C、0.5 C、1.0 C、2.0 C，对应倍率下PNP的容量分别为85.5 mAh/g、89.0 mAh/g、55.0 mAh/g、44.1 mAh/g。
图10：按照实施例4组装锂离子电池，在0.2 C电流密度下的容量电压曲线，放电阶段电压从快速2.7 V降至2.1 V，在2.1 V-2.0 V之间出现一个放电平台，随后在电压1.7 V出现第二个放电平台，该阶段是嵌钠阶段；在充电电压阶段，电压从1.0 V快速升至1.9 V，随后在1.9 V出现第一个充电电压平台，在2.0 V至2.1 V处出现第二个充电电压平台，该阶段是脱钠阶段。
综上所述，本发明提供了一种聚萘酰亚胺化合物，从而进一步提供了一系列新型的聚萘酰亚胺为正极。该类聚萘酰亚胺可表现出较好的低溶解性、较好的电导率、稳定的循环性。将该含聚萘酰亚胺材料为正极组装成锂/钠离子电池，表现出比未聚合的萘酰亚胺更好的导电性、倍率性能和高温性能，有效的弥补了有机小分子钠/锂离子电池正极材料溶解性、导电性差的缺点。
最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种萘酰亚胺类聚合物的制备方法，其特征在于，合成过程如下：
将萘酰亚胺和FeCl3混合均匀后在研钵中进行固相研磨30-50 min，或者在球磨罐中以转速为500-1000 r/min球磨20-30 min，球磨后的固体清洗、干燥，即得聚萘酰亚胺；或者将萘酰亚胺和FeCl3溶于有机溶剂中，在保护气氛下室温搅拌30～50小时后洗涤，干燥，即得聚萘酰亚胺；R为、或，萘酰亚胺和FeCl3的质量比为1:5~6。
2.权利要求1所述的制备方法制得的萘酰亚胺类聚合物。
3.权利要求2所述的萘酰亚胺类聚合物在锂/钠电池中的应用，其特征在于，将萘酰亚胺类聚合物、导电剂、粘结剂均匀混合于NMP中，然后涂覆在集流体上，干燥后，切割得到正极片，萘酰亚胺类聚合物、导电剂和粘结剂的质量比为（60-75）：（15-30）：10，导电剂为Super-P、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、碳钎维、碳纳米管和石墨烯中的一种或两种以上任意比例的混合物；粘结剂为PVDF和PTFE中的一种或两种任意比例的混合物，集流体为不锈钢、铝箔、铜箔、铝网或铜网；萘酰亚胺类聚合物在集流体上的负载量为0.8mg cm-2~2 mg cm-2。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，锂离子电池或钠离子电池的电解质为由有机溶剂和钠或锂盐组成的液态电解质，或者为离子液体体系、凝胶聚合物电解质体系或固态电解质体系；有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、氟代碳酸乙烯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或两种以上混合的酯类溶剂；或者为四氢呋喃、氟代四氢呋喃、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚中的任意一种或两种以上混合的醚类溶剂；锂离子电池选用的锂盐为LiPF6、LiBF4、LiTFSI、LiFSI、LiClO4或LiCF3SO3；钠离子电池选用的钠盐为NaPF6、NaBF4、NaTFSI、NaFSI、NaClO4或NaCF3SO3，负极材料选自金属钠、金属锂、合金化合物、金属氧化物、金属硫化物、金属磷化物、碳材料中的任意一种，隔膜选自聚丙烯隔膜、聚丙烯腈隔膜、玻璃纤维隔膜、PVDF和无纺布中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，当为锂离子电池时，电解质为1 M LiPF6的碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯溶液，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯体积比为1:1:1，隔膜为聚丙烯，锂片做负极，装配成锂离子电池。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，当为钠离子电池时，电解质为1 M NaPF6的碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯/碳酸丙烯酯溶液，碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯体积比为45:45:10，或者为1 M NaClO4的含5v%氟代碳酸乙烯酯的碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯的溶液，其中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的体积比为1:1，隔膜为玻璃纤维，钠片做负极，装配成钠离子电池。
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