[发明专利]一种锂电池正极活性材料噻吩-1,1-二氧烷聚合物、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种锂电池正极活性材料噻吩‑1,1‑二氧烷聚合物、制备方法及其应用，本发明提供的噻吩‑1,1‑二氧烷聚合中的硫原子已经被氧化，然后再让其在电池中得失电子释放能量，不依赖电池中电解液的氧化剂氧化程度，随着反应进行，即使电解液减少，也不影响硫原子提供电子的能力，每个硫原子存储四个电子，氧化还原反应释放电子，容量远超过其他方式，且已经氧化的高价态硫化物，导电性能增加，利用充放电循环反应，具有更高的能量密度和比容量，在锂电池中应用时，聚合物比容量较高，循环20周以后，仍具有较高容量。

技术领域

本发明涉及一种锂电池领域，尤其涉及一种锂电池正极活性材料噻吩-1,1-二氧烷聚合物、制备方法及其应用。

背景技术

目前，随着科技的发展和人类的进步能源危机以及环境污染引起了人们的广泛注意，传统能源不仅储量有限，属于不可再生能源，而且对环境污染严重，相关领域科学家一直都在积极寻找新能源。锂电池是能量密度最高的电池之一，而且对环境友好，其应用领域也越来越广泛，在锂-硫醚电池中，硫醚聚合物常作为正极活性材料使用，聚硫醚在充放电过程中被电解液氧化，通过氧化还原反应进行储能。但是随着电解液的消耗，电化学循环过程中，一部分硫醚聚合物因为其本身导电性很弱，聚合物中的硫原子在电解液中，氧化不彻底或者根本不氧化，在充放电过程中，电池放电不充分，效率较低，且衰减很快，很难进行多次充电，由于氧化不彻底，经常在充放电过程中终止反应，极大的影响了锂电池在市场上的推广应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种锂电池正极活性材料噻吩-1,1-二氧烷聚合物，将其作为锂电池的正极活性材料使用具有较高的放电比容量和循环稳定性。

本发明的目的之二在于提供一种锂电池正极活性材料噻吩-1,1-二氧烷聚合物的制备方法，具有过程简便，便于操作、适合批量化生产的特点。

本发明的目的之二在于提供一种上述锂电池正极活性材料噻吩-1,1-二氧烷聚合物的应用，将其作为正极材料制成锂电池，具有更高的能量密度和比容量。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种锂电池正极活性材料噻吩-1,1-二氧烷聚合物，结构式如下：

其中，X为氧原子、氮原子、亚砜基，砜基、亚甲基中的一种；Y为，氧原子、氮原子、亚砜基，砜基、亚甲基中的一种；R₁、R₂为烃基；m为10-600的自然数。

进一步地，R₁、R₂为C_nH_2n+1，C_nH_2n-,-C_nH_n-，其中n为0-10的整数。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

上述锂电池正极活性材料噻吩-1,1-二氧烷聚合物的制备方法，反应过程如下：

进一步地，所用的氧化剂为双氧水、过硫酸氢钾复合盐、钨酸、间氯过氧苯甲酸或者高碘酸钠中的一种，氧化剂的用量为单体的0.1～100倍。

进一步地，上述锂电池正极活性材料噻吩-1,1-二氧烷聚合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚噻吩衍生物、氧化剂、溶剂加入到三口烧瓶中，通氮气，在0～100℃油浴中搅拌反应1～50h；

(2)向产物混合溶液中加入水，在室温下静止12h，过滤，收集滤渣；

(3)向上述步骤(2)的滤渣中加入水，电磁搅拌30min后过滤，干燥得固体；