用于制备硫金属电池阳极材料的一大类含金属硅烷偶联剂制造技术

本发明专利技术公开了一种用于制备硫金属电池阳极材料的一大类含金属硅烷偶联剂，其通式为

【技术实现步骤摘要】
用于制备硫金属电池阳极材料的一大类含金属硅烷偶联剂


[0001]本专利技术涉及电池材料
，具体涉及一种用于制备硫金属电池阳极材料的一大类含金属硅烷偶联剂
。

技术介绍

[0002]目前，市面上所使用的电池大多数是磷酸铁锂电池和三元锂电池，这些电池存在能量不足，其中磷酸铁锂的理论存储能力为
170mAh/g
，类固态三元锂电池的理论存储能力为
260mAh/g
；因此，大容量的硫
‑
金属电池成为市场重点发展方向
。
[0003]然而，目前硫
‑
金属电池的电极阳极材料主要使用硫磺，硫磺制备电池阳极存在以下缺点：
[0004]1.
硫磺不导电，需要大量导电材料一起制备阳极，不仅生产成本高，制备更复杂
。
[0005]2.
硫磺的单质是
S8
环状结构，而硫金属盐大多线性结构，导致充电放电循环体积变大，电池容易鼓包，引起安全问题
。
[0006]3.
硫磺容易溶解到电解液中，导致阳极材料损失，存储电量下降
。
[0007]4.
硫磺
‑
金属电池是多级放电过程，电化学反应中存在
S3
‑
S8
离子逐步转变成单质硫磺，电位变化区间大，造成电位不稳定
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种用于制备硫金属电池阳极材料的一大类含金属硅烷偶联剂
。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：用于制备硫金属电池阳极材料的一大类含金属硅烷偶联剂，其通式为
(C
a
H
2a+1
O)
k
(CH3)3‑
k
SiC3H6S
‑
}
n
Metal
n+
，其中
a
和
k
均为自然数，
n
为化学元素周期表中的金属元素
。
[0010]优选的，本专利技术硅烷偶联剂在电池中发生的电极反应为：
[0011][0012][0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0014]1、
本专利技术硅烷偶联剂作为阳极材料与活性炭反应，溶解到电解液中，阳极材料不会损失，从而能够防止电池的存储电量下降
。
[0015]2、
本专利技术电极反应只生成二硫键聚合物，只有一个电位，不存在多级电位，电位更稳定
。
[0016]3、
本专利技术硅烷偶联剂中的二硫键是线性结构，体积变化小，电池不易鼓包，提高了电池使用安全
。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的方式包括但不仅限于以下实施
例
。
[0018]实施例1：
[0019]用于制备硫金属电池阳极材料的含锂金属硅烷偶联剂，其制备方法，先将金属锂悬浮在四氢呋喃中，缓慢滴入等摩尔三乙氧基巯丙基硅烷，放出氢气
。
再将放气反应完的溶液，旋转蒸发至干，得到成品，收率大于
90
％
。
或者将放气完的溶液加入与硅烷等重的活性炭，真空干燥，得到硫锂电池阳极材料
。
[0020]锂与三乙氧基巯丙基硅烷反应式为：
[0021]2(C2H5O)3SiC3H6SH+2LI
＝
2(C2H5O)3SiC3H6SLI+H2。
[0022]实施例2：
[0023]用于制备硫金属电池阳极材料的含钠金属硅烷偶联剂，其制备方法，先将金属钠悬浮在四氢呋喃中，缓慢滴入等摩尔三乙氧基巯丙基硅烷，放出氢气
。
再将放气反应完的溶液，旋转蒸发至干，得到成品，收率大于
90
％
。
或者将放气完的溶液加入与硅烷等重的活性炭，真空干燥，得到硫钠电池阳极材料
。
[0024]钠与三乙氧基巯丙基硅烷反应式为：
[0025]2(C2H5O)3SiC3H6SH+2N
a
＝
2(C2H5O)3SiC3H6SNa+H2。
[0026]实施例3：
[0027]用于制备硫金属电池阳极材料的含锌金属硅烷偶联剂，其制备方法，将实施例2中的三乙氧基硅丙基硫化钠
(2(C2H5O)3SiC3H6SNa)
溶解到热乙醇中，不断加入硬脂酸锌，加完反应回流3小时
。
将反应液过滤，并用热乙醇洗涤2次，得到产品
。
将产品溶解在
N
甲基吡咯烷酮中，加入等重的活性炭，真空干燥，得到硫锌电池阳极材料
。
[0028]三乙氧基硅丙基硫化钠与硬脂酸锌反应式为：
[0029]2(C2H5O)3SiC3H6SNa+ZnST
＝
{(C2H5O)3SiC3H6S}2Zn+NaST
[0030]其中
ST
为硬脂酸根
。
[0031]上述实施例仅为本专利技术的优选实施方式，不应当用于限制本专利技术的保护范围，但凡在本专利技术的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本专利技术一致的，均应当包含在本专利技术的保护范围之内
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
用于制备硫金属电池阳极材料的一大类含金属硅烷偶联剂，其特征在于：其通式为
(C
a
H
2a+1
O)
k
(CH3)3‑
k
SiC3H6S
‑
}
n
Metal
n+
...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊焰，叶锡团，
申请(专利权)人：福建佰易科技有限公司，
类型：发明
国别省市：