[发明专利]一种有机电极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种有机电极材料及其制备方法和应用，本发明提供的具有式(I)所示结构的有机电极材料作为锂离子电池负极材料应用于锂离子电池时表现出良好的循环性能和优异的倍率性能。本发明提供的锂离子电池已超越了大部分现有的有机锂离子电池负极材料制备的锂离子电池，甚至可以与很多无机材料作为负极材料制备的锂离子电池相媲美。此外，本发明所提供方法简单易行，适用于工业上批量生产，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及电池应用领域，尤其涉及一种有机电极材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，锂离子电池已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多便携式电子产品领域，并且成为了未来电动汽车(EV)、电动和机械动力并用的混合电动汽车(HEV)等领域的可再充式电源的主要选择对象。因而，锂离子电池的性能优化吸引了了社会的极大关注。

在锂离子电池发展的过程中，传统锂离子电池负极材料为无机材料，而无机材料由于理论比容量和结构稳定性所限，能量密度很难进一步提高。并且随着锂离子电池的大规模生产和使用，人们开始担忧无机电极材料带来的资源与环境问题。而有机电极材料具备结构多样性、柔韧性、易加工性以及环保等多项优点，因而有机电极材料在锂离子电池电极材料领域占有越来越重要的地位。但是，传统的有机电极材料的制备工艺过程通常都比较复杂，制备得到的电极材料的分子结构在充放电时会遭到一定的破坏，从而使得电极的电导率下降,机械性能遭到破坏。因此传统的有机电极锂离子电池负极材料的比电容、能量密度较低，循环性也不佳。

醌类化合物具有良好的电化学氧化还原活性，人们很早就对它们展开了电化学方面的研究。但是醌类有机化合物如菲醌、苯醌及苯醌衍生物作为电极材料的利用率很低，实际比容量并不高，也难以进行充放电循环。因此，得到一种性能优异的有机电极材料是目前研究者们迫切需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种有机电极材料及其制备方法和应用，本发明提供的有机电极材料作为锂离子电池负极材料具有良好的循环性能和优异的倍率特性。

本发明提供了一种有机电极材料的制备方法，包括：

将对苯醌、交联剂、催化剂和溶剂混合反应，得到有机电极材料，

其中，所述交联剂为二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、二甲氧基丙烷、二甲氧基丁烷或二甲氧基戊烷。

优选的，所述对苯醌和所述交联剂的摩尔比为(0.1～1):1。

优选的，所述催化剂为无水AlCl₃、无水FeCl₃、H₂SO₄或H₃PO₄。

优选的，所述溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、丙酮和己烷中的一种或几种。

优选的，所述步骤具体为：

1)将交联剂缓加入对苯醌和溶剂的混合液中，然后再加入催化剂，加热反应，得到粘稠状混合物；

2)向粘稠状混合物中加入水，清洗抽滤后得到有机电极材料。

优选的，所述加热反应的温度为40～150℃。

优选的，所述水为去离子水。

本发明还提供了一种有机电极材料，由本发明提供的有机电极材料制备方法制备得到。

本发明还提供了一种锂离子电池负极，通过将本发明所述的有机电极材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合得到的浆料涂布在铜箔上得到。

优选的，所述有机电极材料、所述导电炭黑和所述聚偏氟乙烯的质量比为(45～55)：(35～45)：(5～15)。