[发明专利]一种锂离子电池电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种锂离子电池电极材料及其制备方法。

背景技术

金属有机框架化合物作为多孔材料由于其可变的化学结构，优异的性质受到了广泛的关注。通过合理的设计，金属有机框架化合物可以广泛运用于气体储存、锂离子储存、催化领域。然而，金属有机框架化合物的化学稳定性往往限制了其在实际中的应用，许多金属有机框架化合物在有水分的情况下容易分解或者坍塌。如果在更复杂的情况下，例如，当其作为锂离子电池的电极材料，由于电解液的情况更为复杂，该金属有机框架化合物的稳定性更差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以金属有机框架化合物为基础的锂离子电池电极材料。

本发明的另一个目的在于提供上述锂离子电池电极材料的制备方法。

一种锂离子电池电极材料，该电极材料化学式为C₈H₄N₈Mn，其中，C₈H₄N₈为5'-(吡嗪-2-基)-2H,4'H-3,3'-联(1,2,4-三唑)，所述电极材料为三斜晶系，P1空间群，晶胞参数为a=10.386(7)?，b=11.215(3)?，c=13.317(3)?，α=78.25(5)o，β=86.53(3)o，γ=82.37(3)o，V=1551.15(1)?³。

上述锂离子电池电极材料的制备方法为：将有机化合物5'-(吡嗪-2-基)-2H,4'H-3,3'-联(1,2,4-三唑)和硝酸锰溶于水和甲醇的混合溶剂当中，其中水和甲醇的体积比为1:1，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在60℃下反应回流24小时得到混合液B，最后将所述混合液B在水热条件下加热反应后缓慢降温得到所述电池电极材料。

所述5'-(吡嗪-2-基)-2H,4'H-3,3'-联(1,2,4-三唑)的英文为5’-(pyrazin-2-yl)-2H,4’H-3,3’-bi(1,2,4-triazole)，化学结构式如下所示：

进一步的，所述的加热温度为120℃~140℃，加热反应时间为60~96小时。

进一步的，所述的降温为2℃/小时~5℃/小时降至室温。

进一步的，所述5'-(吡嗪-2-基)-2H,4'H-3,3'-联(1,2,4-三唑)和硝酸锰的摩尔比为1:1~3。

进一步的，所述5'-(吡嗪-2-基)-2H,4'H-3,3'-联(1,2,4-三唑)和硝酸锰的摩尔比为1:2。

所述的电池电极材料在锂离子电池中的应用。

本发明具有如下有益效果：

本发明的电极材料合成方法简单，并且所选的配体只含N原子，所以该电极材料稳定性好，当其作为锂电池电极材料时，其在充放电过程中其主要利用三唑环上的N原子来进行锂离子的迁移，所以其结构稳定，在充放电的过程中不坍塌。

附图说明

图1为本发明的电极材料以金属中心Mn的配位环境图。

图2为本发明的电极材料的三维结构示意图。

图3为本发明的电极材料当电流密度为100mA/g的循环性能图。

图4为本发明的电极材料在不同电流密度下的倍率性能图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

实施例1

将0.1mmol5'-(吡嗪-2-基)-2H,4'H-3,3'-联(1,2,4-三唑)和0.2mmol硝酸锰溶于10mL水和10mL甲醇的混合溶剂当中，在室温下搅拌溶解后形成混合液A，然后将所述混合液A在60℃下反应回流24小时得到混合液B，随后将混合液B转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，将其放在130℃烘箱中反应72小时，之后以5℃/小时降至室温过滤得到所述电极材料，产率为73.6%（基于锰）。

然后将上述电极材料进行结构表征。