一种有机聚合物、其合成方法及在制备超高性能锂电池负极上的应用技术

本发明专利技术公开了一种有机聚合物、其合成方法及在制备超高性能锂电池负极上的应用。该负极材料易于合成，成本低廉,性能稳定。作为负极材料，在200 mA g

【技术实现步骤摘要】
一种有机聚合物、其合成方法及在制备超高性能锂电池负极上的应用
本专利技术涉及本专利技术是一种高性能的锂离子电池负极材料，尤其是涉及一种有机聚合物、其合成方法及在制备超高性能锂电池负极上的应用。
技术介绍
传统化石能源的枯竭及环境污染使得人们对清洁能源的需求越来越大。近几年来，作为绿色可持续能源的杰出代表，锂离子电池受到的关注日益增加。从宏观角度来说,锂电池的研究寄托着国家能源振兴战略的重任。然而就目前的发展水平来说，锂离子的性能指标与实际应用要求还有很大差距。比如，广泛应用的锂离子负极材料—石墨材料理论容量上限仅仅为372mAh/g，而且也大电流充放电性能也不高。因此制备高容量、大电流充放电的锂电池负极材料是近几年研究工作的核心问题之一，是解决目前锂离子电池瓶颈问题的关键。为解决上述问题，人们进行一系列的研究，关注点多集中在组合材料领域。申请号为200980147980.5的中国专利提供了充放电循环特性优异的锂二次电池负极用炭材料、锂二次电池负极及使用该负极的锂二次电池。本专利技术的锂二次电池负极用炭材料的特征在于，包含：复合颗粒，其由能吸贮·释放锂离子的含硅颗粒和包围该含硅颗粒的树脂炭材料构成，所述含硅颗粒含有硅的合金、氧化物、氮化物或碳化物；和网状结构体，其由结合于该复合颗粒的表面且包围该复合颗粒的纳米纤维和/或纳米管构成，其中，该网状结构体含有硅。申请号为201710540524.3的中国专利开了一种复合型锂电池负极材料及其制备方法和锂电池负极、锂电池，所述复合型锂电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：将含有锡源、硫源、石墨烯衍生物、表面活性剂和碱源的溶液在160～240℃下进行水热反应，得到复合型锂电池负极材料。这两篇专利从能源利用和循环方面为锂电池的发展提供新的思路，但所得电极材料所得电池充放电的速度和容量没有明显提升。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足和锂离子电池发展的需要，提供一种超高性能负极材料的制备方法。该材料在200mAg-1充放电速率下循环400圈容量保持1700mAhg-1以上，在1000mAg-1的充放电速率下循环400圈容量不低于760mAhg-1。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种聚合物PAT，是由2,6二氨基蒽醌与三聚氯氰在碱得作用下反应，其结构如下，所述的聚合物的制备方法，包括如下步骤：将1当量2,6二氨基蒽醌、0.5-3.0当量的三聚氯氰和1.0-20当量的碱加入到溶剂中，加热,N2保护下，反应24-100h，经纯化处理，得聚合物；为提高聚合物的聚合度，反应溶剂采用高沸点溶剂，碱采用碳酸盐；其反应式如下：进一步地，所述碱为碳酸钠、碳酸钾。进一步地，所述溶剂为DMF或者DMSO，反应温度为80-140摄氏度。进一步地，所述纯化方法为索氏提取，所用溶剂为乙醇、乙腈与二氯甲烷的混合溶剂。所述聚合物在制备超高性能锂电池负极上的应用，包括如下步骤：PAT、导电炭黑、粘合剂按照一定的重量比混合，制备成锂电池负极材料；具体为PAT：炭黑：粘结剂60:25:15-80:10:10；所述粘结剂为PVDF。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种新的聚合物PAT，并对该聚合物的结构、性能进行详细的表征和研究，为该聚合物的应用奠定了基础。本专利技术提供了一种应用聚合物PAT制备大电流充放电下，高比容量锂离子电池负极材料，该材料易于合成，成本低廉,性能稳定。作为负极材料，在200mAg-1充放电速率下循环400圈容量保持1700mAhg-1以上；在1A/G大电流充放电下，容量高于760mAhg-1。有望代替传统的石墨负极材料，制备高性能锂离子电池。附图说明图1为聚合物的紫外吸收、红外光谱图：(a)紫外吸收光谱(DMF溶液中)和(b)AQ(red)andPAT(black)的FT-IR光谱；图2为聚合物的(N2)吸附脱附等温线：(a)N2吸附脱附曲线和(b)聚合物PAT的孔径分布；图3为聚合物的孔径分布：PAT的充放电性能(a)200mAg-1下的GDC曲线,(b)200mAg-1的充放电性能,(c)1Ag-1的充放电性能和(d)倍率性能。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。聚合物的制备方法实施例1氮气保护下,2,6二氨基蒽醌AQ(714mg,3.0mmol)三聚氯氰TCT(274.5mg,1.5mmol)和Na2CO3(0.318g,3.0mmol)加入到三口瓶中,氮气置换3次后,加入15mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF).该混合物在80℃反应10h后,升温至140℃并保温反应14-24h.待反应完成后,将至室温,将反应液倒入100mL二次水中并搅拌30分钟.沉淀滤出后,用二次水和乙醇洗涤,然后使用乙醇/乙腈、二氯甲烷作为提洗液进行索氏提取2天。经55℃真空干燥12h后,得到黄色产品603.5mg,产率，70.1％.1HNMR:(400MHz,DMSO-d6)δ10.83-10.77and6.67-6.53forN-H,(m,2H),8.44-6.83foraromatic-H(m,6H)；13CNMR:(100MHz,DMSO-d6)δ182.26,181.09,160.46,154.84,154.60,143.61,143.43,135.88,135.13,129.68,129.30,128.62,128.48,128.29,123.76,122.95,121.46,117.85,116.98,116.07,115.95,109.78,109.68.实施例2反应方程式如实施例1所示：氮气保护下,2,6二氨基蒽醌AQ(714mg,3.0mmol)三聚氯氰TCT(366mg,2.0mmol)和Na2CO3(1.06g,10.0mmol)加入到三口瓶中,氮气置换3次后,加入15mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF).该混合物在100℃反应50h后,升温至140℃并保温反应50h.待反应完成后,将至室温,将反应液倒入150mL二次水中并搅拌30分钟.沉淀滤出后,用二次水和乙醇洗涤,然后使用乙醇/乙腈、二氯甲烷作为提洗液进行索氏提取2天。经55℃真空干燥12h后,得到黄色产品560.0mg，产率：65.0％.1HNMR:(400MHz,DMSO-d6)δ10.83-10.77and6.67-6.53forN-H,(m,2H),8.44-6.83foraromatic-H(m,6H)；13CNMR:(100MHz,DMSO-d6)δ182.26,181.09,160.46,154.84,154.60,143.61,143.43,135.88,135.13,129.68,129.30,128.62,128.48,128.29,123.76,122.95,121.46,117.85,116.98,116.07,115.95,109.78,109.68.实施例3反应方程式如实施例1所示：氮气保护下,2,6二氨基蒽醌AQ(714mg,3.0mmol)三聚氯氰TCT(1.647g，9.0mmol)和K2CO3(6.36g,60.0mmol)加入到三口瓶中,氮气置换3次后,加入15mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF).该混合物在100℃反应20h后,升温至140℃并保温反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物PAT，其特征在于，是由2,6二氨基蒽醌与三聚氯氰在碱得作用下反应，其结构如下，

【技术特征摘要】
1.一种聚合物PAT，其特征在于，是由2,6二氨基蒽醌与三聚氯氰在碱得作用下反应，其结构如下，2.一种根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将1当量2,6二氨基蒽醌、0.5-3.0当量的三聚氯氰和1.0-20当量的碱加入到溶剂中，加热,N2保护下，反应24-100h，经纯化处理，得聚合物；为提高聚合物的聚合度，反应溶剂采用高沸点溶剂，碱采用碳酸盐；其反应式如下：3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱为碳酸钠、碳酸钾。...

【专利技术属性】
技术研发人员：康红卫，石磊，崔焱，王阳，
申请(专利权)人：黄河科技学院，
类型：发明
国别省市：河南,41