一种预锂化改性席夫碱聚合物电极材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种预锂化改性席夫碱聚合物电极材料及制备方法，通过化学预锂化法对席夫碱聚合物改性，使用还原性氢化物LiH处理席夫碱聚合物中活性

A pre lithium modified Schiff base polymer electrode material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种预锂化改性席夫碱聚合物电极材料及制备方法


[0001]本专利技术属于新能源
，具体涉及一种有机电极材料的改性方法及其应用。

技术介绍

[0002]有机电极材料具有可持续生产和低碳的潜力，大多在自然界中广泛存在，或者可以通过使用比较环保的过程从自然产物中生产出来，从而减少对环境的影响。但是它最大的缺陷在于溶解问题，即在非质子电解液中出现不同程度的溶解，严重影响循环性能。
[0003]此外，由于固态电解质界面(SEI)的形成，初始不可逆的容量损失是不可避免的，这通常会导致锂离子的过度消耗，克服这一问题的方法是预锂化。一般来说，在锂离子嵌入过程中，当负极电位低于约1V时，有机电解质在阳极表面发生副反应而被还原形成SEI。虽然SEI在预防电解质中离子嵌入电极本体中起到了关键作用，但是锂离子的一小部分会不可逆地固定在电极中，导致锂离子额外的消耗和电解质浓度的急剧变化。预锂化被认为是解决上述问题的一个有效的途径，通过对SEI的构建、调控和优化，预锂化对锂离子电池的循环寿命有积极的影响。通过预锂化，可以有效解决锂离子电池的高容量不可逆问题，并提高循环稳定性。
[0004]当前负极材料的预锂化技术主要有三种：负极直接预锂化，通过在负极上添加预锂化试剂，比如稳定的锂金属粉末和锂合金化合物；电化学预锂化法，基于阳极与锂金属在电解质存在下的电化学反应，类似于电池中的阳极锂化过程；本专利技术采用化学预锂化法，利用还原力强的锂化试剂，通过氧化还原反应将活性锂转移到负极材料上，制备过程简单实用，预锂化效果更好。
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技术实现思路

[0005]基于上述现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种预锂化改性席夫碱聚合物电极材料及制备方法，旨在获得具有优异循环性能的锂离子电池负极材料。
[0006]本专利技术为解决技术问题，采用如下技术方案：
[0007]一种预锂化改性席夫碱聚合物电极材料的制备方法，其特点在于：以三聚氰胺和4,4
’‑
联苯二甲醛作为原料、以二甲基亚砜作为溶剂，通过回流反应获得席夫碱聚合物，再将其与氢化锂进行加热搅拌反应，从而制得预锂化改性席夫碱聚合物电极材料。具体包括如下步骤：
[0008]步骤1、将三聚氰胺和4,4
’‑
联苯二甲醛加入到二甲基亚砜中，超声至溶解，获得混合液；
[0009]步骤2、将所述混合液加入到回流装置中进行回流反应，所得反应产物经抽滤，即获得席夫碱聚合物；
[0010]步骤3、将所述席夫碱聚合物和氢化锂进行加热搅拌反应，即获得预锂化改性席夫碱聚合物电极材料。
[0011]进一步地，所述三聚氰胺与所述4,4
’‑
联苯二甲醛的摩尔比为1:0.75～1.5。
[0012]进一步地，所述回流反应和所述加热搅拌反应皆在氮气保护下进行。。
[0013]进一步地，所述回流反应的温度为160～180℃、时间为12～24h。
[0014]进一步地，所述抽滤时所用洗涤试剂为乙醇和二氯甲烷依次洗涤。
[0015]进一步地，所述席夫碱聚合物与所述氢化锂的摩尔比为1:2～5。
[0016]进一步地，所述加热搅拌反应的温度为80～100℃、时间为8～12h。
[0017]本专利技术按照上述制备方法所制得的预锂化改性席夫碱聚合物电极材料可以用作锂离子电池负极材料。本专利技术预锂化改性席夫碱聚合物的制备方法，通过化学预锂化法对席夫碱聚合物改性，使用还原性氢化物LiH处理席夫碱聚合物中活性
–
NH
–
键，使
–
NH
–
位点去质子化，将中性框架变为阴离子骨架，用稳定的
–
N
‑
Li
+
–
位点来修饰产物，其可在锂离子电池中作为负极材料。
[0018]与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0019]1、本专利技术的制备方法工艺简单、环境友好、成本低廉，适合大规模生产，由该制备方法制得的改性席夫碱聚合物电化学性能优异，极大地提高了有机电极材料在作为锂离子电池负极材料使用时的循环性能。
[0020]2、电化学测试的结果表明：在相同的电流密度下进行循环性能测试，预锂化改性的席夫碱聚合物循环性能大大提高，而原始的席夫碱聚合物在循环了几百圈之后就开始快速衰减。预锂化之后电极在首圈循环过程中为固态电解质界面补充额外的锂离子，减小了电解液中锂盐的消耗，消除了一部分不可逆容量的影响，并且在长期循环中，预锂化的材料和电解液相差较大的极性有利于抑制自身的溶解。
附图说明
[0021]图1为本专利技术席夫碱聚合物和改性席夫碱聚合物的合成步骤图；
[0022]图2为本专利技术实施例1中席夫碱聚合物改性前后的红外光谱对比图；
[0023]图3为本专利技术所得改性席夫碱聚合物的结构单元化学式；
[0024]图4为本专利技术实施例1中改性席夫碱聚合物的扫描电镜图；
[0025]图5为本专利技术实施例1中改性席夫碱聚合物的倍率性能图；
[0026]图6为本专利技术实施例1中席夫碱聚合物改性前后在1A/g电流密度下的循环性能对比图；
[0027]图7为本专利技术实施例2中改性席夫碱聚合物在2mV/s的扫描速率下循环伏安曲线；
[0028]图8为本专利技术实施例2中改性席夫碱聚合物的倍率性能图；
[0029]图9为本专利技术实施例2中席夫碱聚合物改性前后在0.5A/g电流密度下的循环性能对比图。
具体实施方式
[0030]下面通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作详细说明，下述实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0031]实施例1
[0032]按摩尔比1:0.75称取三聚氰胺和4,4
’‑
联苯二甲醛，将二者加入装有二甲基亚砜
的烧杯中，超声1小时形成透明溶液，并将溶液转移到回流装置的三口烧瓶中，通入氮气保护后在160℃下加热回流12小时，获得反应产物。待反应产物却至室温后，用过量的乙醇和二氯甲烷交替洗涤至滤液澄清无色，将滤饼在鼓风干燥箱里烘干后获得席夫碱聚合物。
[0033]按摩尔比1:2称取席夫碱聚合物和氢化锂，在氮气保护的情况下80℃加热搅拌反应8小时，反应结束后将产物依次用乙醇和二氯甲烷进行抽滤，再用乙醇洗涤至滤液呈中性，烘干后得到改性席夫碱聚合物。
[0034]图1为本专利技术实施例1中席夫碱聚合物和改性席夫碱聚合物的合成步骤图，图2为本实施例席夫碱聚合物改性前后的红外光谱对比图，二者在1600cm
‑1～1400cm
‑1和810cm
‑1附近的峰分别是三嗪环和苯环结构的特征信号，证明本实施例成功制备出席夫碱聚合物，并且改性后并没有破坏席夫碱聚合物的化学结构，其结构单元化学式如图3所示。
[0035]图4为本实施例所得席夫碱聚合物的扫描电镜图，图中可以看到改性席夫碱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预锂化改性席夫碱聚合物电极材料的制备方法，其特征在于：以三聚氰胺和4,4
’‑
联苯二甲醛作为原料、以二甲基亚砜作为溶剂，通过回流反应获得席夫碱聚合物，再将其与氢化锂进行加热搅拌反应，从而制得预锂化改性席夫碱聚合物电极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将三聚氰胺和4,4
’‑
联苯二甲醛加入到二甲基亚砜中，超声至溶解，获得混合液；步骤2、将所述混合液加入到回流装置中进行回流反应，所得反应产物经抽滤，即获得席夫碱聚合物；步骤3、将所述席夫碱聚合物和氢化锂进行加热搅拌反应，即获得预锂化改性席夫碱聚合物电极材料。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述三聚氰胺与所述4,4
’‑
联苯二...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐颖，张智，聂王焰，周艺峰，陈鹏鹏，曾少华，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：