[发明专利]一种有机正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正极材料及其制备方法和应用，该有机正极材料的制备方法包括以下步骤：取2,3,4,6‑四氯苯醌和方酰胺溶于反应溶剂中，然后在惰性气体保护下进行缩合反应；待反应结束并冷却后进行抽滤，获得滤饼；用洗涤溶剂对所述滤饼进行洗涤后干燥，获得有机正极材料。该有机正极材料制备方法简单可行，制得的有机正极材料是一种具有特定结构的醌聚物，难溶于电解液，有效抑制活性物质损失；与此同时，本发明的有机正极材料具有更稳定的嵌入多价离子的构型结构，经实验证明，具有良好的循环可逆性，其倍率性能更为稳定，长循环性能在0.02A g^‑1电流密度下首圈放电比容量可以达到186mAh g^‑1，400次充放电后容量保持率为89.6％。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种有机正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

有机正极材料符合可持续发展理念，开发高性能有机正极材料对实现绿色清洁储能具有重要意义。醌类化合物是目前研究相对成熟的一类有机正极材料，其结构中的醌羰基具有良好的氧化还原可逆性，适合作为离子电池正极材料的活性位点。并且醌类有机正极材料合成方法简单、结构改造容易，有利于新结构的开发，因此表现出巨大的应用潜力，已在离子电池、超级电容器等储能领域得到了广泛应用。

然而在多价离子电池中，醌类有机正极材料的倍率和长循环等电化学性能并不理想，如表现在连续的充放电过程中容量衰减快速等，制约其在离子电池中的高性能应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种有机正极材料及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种有机正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：取2,3,4,6-四氯苯醌和方酰胺溶于反应溶剂中，然后在惰性气体保护下进行缩合反应；待反应结束并冷却后进行抽滤，获得滤饼；用洗涤溶剂对所述滤饼进行洗涤后干燥，获得有机正极材料。

进一步的，该方法具体包括以下步骤：按每克2,3,4,6-四氯苯醌与0.28克～0.64克的方酰胺溶于10mL～150mL的反应溶剂的比例，取2,3,4,6-四氯苯醌和方酰胺溶于反应溶剂中，然后在惰性气体保护下于80℃～150℃下反应8h～48h；待反应结束并冷却后进行抽滤，获得滤饼；用洗涤溶剂对所述滤饼洗涤2次～10次后干燥得到黑色固体粉末，即得所述有机正极材料。

进一步的，所述反应溶剂为乙醇、N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

进一步的，所述惰性气体为氮气或氩气。

进一步的，所述洗涤溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、水中的一种或多种。

本发明还提供一种有机正极材料，如上述的有机正极材料的制备方法所制得的有机正极材料。

进一步的，该有机正极材料的结构式为：

其中，n为大于等于1的自然数。

本发明也提供如上述的有机正极材料在离子电池领域的应用。

相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：

本发明提供一种有机正极材料及其制备方法和应用，该有机正极材料制备方法简单可行，制得的有机正极材料是一种具有特定结构的醌聚物类，难溶于电解液，有效抑制活性物质损失；与此同时，本发明的有机正极材料具有更稳定的嵌入多价离子的构型结构，经实验证明，具有良好的循环可逆性，其倍率性能更为稳定，长循环性能在0.02Ag^-1电流密度下首圈放电比容量可以达到186mAh g^-1，400次充放电后容量保持率为89.6％。

附图说明