[发明专利]半紫菜嗪及其过渡金属配合物作为锂/亚硫酰氯电池催化剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及半紫菜嗪及其过渡金属配合物作为锂/亚硫酰氯电池催化剂的应用，属于电池技术领域。

背景技术

在过去的几十年里，关于如何提高锂/亚硫酰氯电池性能的研究较多，金属酞菁配合物作为此类电池的催化剂已有报道，并取得了一定的进展。研究表明，过渡金属酞菁配合物对锂/亚硫酰氯电池的催化具有较好的效果。

半紫菜嗪（Hemiporphyrazines, H₂hp）具有与酞菁相类似的含氮大环结构，具有20-π离域电子的大共轭体系。据发明人所知，目前关于半紫菜嗪及其金属配合物作为催化剂应用于锂/亚硫酰氯电池的研究未见文献报道。随着我国国防事业的不断发展，锂/亚硫酰氯电池在军事上的应用也日益剧增，能够更好的优化锂/亚硫酰氯电池，缓解该类电池的电压滞后现象，提高安全性，增大输出比能量，延长使用寿命，无疑能够大大加强我国的军事力量。

发明内容

本发明的目的在于提供半紫菜嗪及其金属配合物在锂/亚硫酰氯电池中作为催化剂的应用，以改善该类电池的放电性能，延长放电时间，提高放电电压。

基于上述目的，本发明实现过程如下：

半紫菜嗪（I）及其过渡金属配合物作为锂/亚硫酰氯电池催化剂的应用，

。

所述半紫菜嗪过渡金属配合物结构如下：

，M为Mn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺或Zn²⁺，优选为Co²⁺、Ni²⁺或Cu²⁺。

半紫菜嗪及其配合物的制备方法如下：

1,3-二亚氨基异吲哚啉和2,6-二氨基吡啶缩合环化得半紫菜嗪（a，H₂hp），进而与过渡金属盐反应得金属配合物（b，Mhp）。

式中MCl₂为Mn²⁺, Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺的卤代盐。

本发明半紫菜嗪及其过渡金属配位物作为催化剂，作用于锂/亚硫酰氯电池中，改善了该类电池的放电性能，延长了放电时间，提高了放电电压。

附图说明

图1为半紫菜嗪铜(II)配合物的分子结构图；

图2为电池电解液中含2 mg半紫菜嗪的锂/亚硫酰氯电池放电电压与放电时间的变化关系。其中，a：无催化剂的锂/亚硫酰氯电池（即空白组）U-T变化曲线；b：含半紫菜嗪的锂/亚硫酰氯电池U-T变化曲线；U：锂/亚硫酰氯电池的放电电压，单位为伏特（V）；Time：锂/亚硫酰氯电池的放电时间，单位为秒（s）；

图3为电池电解液中分别含2 mg半紫菜嗪锰、半紫菜嗪铁、半紫菜嗪钴的锂/亚硫酰氯电池放电电压与放电时间的变化关系。其中，a：无催化剂的锂/亚硫酰氯电池（即空白组）U-T变化曲线；b：含半紫菜嗪的锂/亚硫酰氯电池U-T变化曲线；c：含半紫菜嗪锰的锂/亚硫酰氯电池U-T变化曲线；d：含半紫菜嗪铁的锂/亚硫酰氯电池U-T变化曲线；e：含半紫菜嗪钴的锂/亚硫酰氯电池U-T变化曲线； 

图4为电池电解液中分别含2 mg半紫菜嗪镍、半紫菜嗪铜、半紫菜嗪锌的锂/亚硫酰氯电池放电电压与放电时间的变化关系。其中，a：无催化剂的锂/亚硫酰氯电池（即空白组）U-T变化曲线；b：含半紫菜嗪的锂/亚硫酰氯电池U-T变化曲线；f：含半紫菜嗪镍的锂/亚硫酰氯电池U-T变化曲线；g：含半紫菜嗪铜的锂/亚硫酰氯电池U-T变化曲线；h：含半紫菜嗪锌的锂/亚硫酰氯电池U-T变化曲线。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明，用Varian INOVA-400MHz核磁共振仪（美国Varian公司）测定化合物的核磁氢谱；用TENSOR 27红外分光光度计（德国BRUKER公司）测定化合物的红外光谱（KBr压片）。

实施例1：半紫菜嗪的合成