A nitrogen doped oxygen free radical polymer and preparation method thereof in which respectively by sulfonate, controlled polymerization of random copolymer and block copolymer, the regulation of free radical polymer part and doping proportion, introducing sulfonate group is the common method to control the charge transport properties, in order to obtain different doping level of conducting polymers. Improving the free radical polymer as the electrochemical properties of electrical devices, the invention of nitroxide polymer self doping has the advantages of improving free radical polymer charge discharge speed and stability, improve the service life of the polymer radicals, developed a new type of free radical polymer with high energy density.
【技术实现步骤摘要】
一种磺酸盐内掺杂氮氧自由基聚合物及其制备方法
本专利技术涉及电极材料
,特别涉及一种磺酸盐内掺杂氮氧自由基聚合物及其制备方法。
技术介绍
随着信息技术和新能源技术的发展,高效储能的二次电池成为若干重大应用中的关键技术之一。目前二次电池主要以无机氧化物为电极材料的锂离子电池,充放电受限于较慢离子转移,很难大幅度提高其功率密度,且面临资源与环境问题,亟需新型的替代品。自由基聚合物是一种含有稳定自由基的有机聚合物功能材料,其结构中的稳定自由基能够发生迅速、可逆的单电子氧化还原反应,在充放电循环的过程中具有优异的倍率性能及循环稳定性,且环保、易加工。目前报道的自由基聚合物体系正极的比容量尚未大幅超过现有无机金属氧化物,自由基聚合物的结构与电化学性能内在关系仍需研究,现有自由基聚合物作为锂电池电极材料氧化还原容量低,掺杂态不稳定,导致锂/导电聚合物电池自放电及可充电性能的下降。因此,研究自由基聚合物结构与电化学性质之间关系,开发具有高能量密度的新型自由基聚合物作为电学功能材料具有重要意义。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足,本专利技术的目的在于提供一种磺酸盐内掺杂氮氧自由基聚合物及其制备方法,可以使得电极材料的总能量密度提升,导电性能也有一定程度的提高,充放电循环性能提升,寿命相较于无机金属明显增长。为了达到上述目的,本专利技术采用的技术方案是:一种磺酸盐内掺杂氮氧自由基聚合物,其结构通式:其中R1为主链结构,R2为掺杂结构,m=29~145,n=29~145。所述主链结构R1具有以下任一项所述的结构式:其对应的单体M1名称分别为:4-甲基丙烯酸-2,2, ...
【技术保护点】
一种磺酸盐内掺杂氮氧自由基聚合物,其特征在于,其结构通式:
【技术特征摘要】
1.一种磺酸盐内掺杂氮氧自由基聚合物,其特征在于,其结构通式:其中R1为主链结构,R2为掺杂结构,m=29~145,n=29~145。2.根据权利要求1所述的一种磺酸盐内掺杂氮氧自由基聚合物,其特征在于,所述主链结构R1具有以下任一项所述的结构式:对应的单体M1名称分别为:4-甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、4-丙烯酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-乙烯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、环氧丙烷-2,2,6,6-四甲基哌啶醚。3.根据权利要求1所述的一种磺酸盐内掺杂氮氧自由基聚合物,其特征在于,所述掺杂结构R2具有以下任一项所述的结构式:其中一个包含直接连接到聚合物主链的六元环上的可离子化官能团,通常为磺酸盐R2-SO3-Na+,其结构如下:对应的单体M2名称分别为乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠及2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠。4.基于权利要求1至3中任一项一种磺酸盐内掺杂氮氧自由基聚合物的制备方法,其特征在于包括以下制备步骤:步骤一:共聚过程:在通N2的条件下,控制哌啶酯与磺酸盐的比例,将反应单体M1中的一种单体和反应单体M2中的一种单体在有机溶剂下混合,在反应体系中加入引发剂,使之发生自由基共聚反应,通过加入过量丙酮来停止反应,静置真空干燥后得到共聚产物a;步骤二:中和过程:首先制备NaOH溶液,即向等体积的H2O/MeOH混合溶剂中加入过量的NaCl,将与磺酸盐等摩尔量的NaOH溶液缓慢加入到溶有共聚产物a的THF/己烷混合溶液中,在4℃下搅拌30min,然后在室温下继续搅拌反应6h,得到共聚产物b,共聚产物b存在于水/THF与THF/己烷的混合物之间的界面处,通过从混合溶剂中蒸发THF/己烷,在水中得到共聚物的沉淀物,过滤,用THF洗涤三次,并在真空中充分干燥;步骤三:氧化过程:在N2保护下将步骤二中干燥后的沉淀物溶于水/THF...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱军峰,拓欢,朱婷,王佩,张万斌,张光华,
申请(专利权)人:陕西科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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