[发明专利]锂离子电池电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种锂离子电池电极材料及其制备方法。

背景技术

金属有机框架化合物作为多孔材料由于其可变的化学结构，优异的性质受到了广泛的关注。通过合理的设计，金属有机框架化合物可以广泛运用于气体储存、锂离子储存、催化领域。然而，金属有机框架化合物的化学稳定性往往限制了其在实际中的应用，许多金属有机框架化合物在有水分的情况下容易分解或者坍塌。如果在更复杂的情况下，例如，当其作为锂离子电池的电极材料，由于电解液的情况更为复杂，该金属有机框架化合物的稳定性更差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以金属有机框架化合物为基础的锂离子电池电极材料。

本发明的另一个目的在于提供上述锂离子电池电极材料的制备方法。

一种锂离子电池电极材料，该电极材料为含锌化合物，化学式为C₁₈H₁₈N₄O₄Zn，其中含锌化合物为正交晶系，Pban空间群，晶胞参数为a=11.937(8) ?，b=8.935(2) ?，c=19.074(2) ?，α=β=γ=90 o，V=2034.5 (7) ?³。

上述锂离子电池电极材料的制备方法为：将有机化合物3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联吡唑、间苯二甲酸、氧化锌加入至乙腈和水的混合溶剂当中，在室温下搅拌形成混合液a，然后将所述混合液a在溶剂热条件下加热反应后缓慢降温得到混合液b；最后将混合液b在室温下静置7天以上得到所述含锌化合物。

进一步的，所述的加热温度为140℃~160℃，加热反应时间为24~48小时。

进一步的，所述的降温为2℃/小时~5℃/小时降至室温。

进一步的，所述3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联吡唑、间苯二甲酸、氧化锌的摩尔比为1:1:1。

进一步的，所述乙腈和水的体积比为1:2。

上述的含锌化合物在锂离子电池中的应用。

本发明具有如下有益效果：

本发明的含锌化合物合成方法简单，并且所选的混合配体得到的结构稳定，当其作为锂电池电极材料时，其在充放电过程中其主要利用吡唑环上的N原子来进行锂离子的迁移，所以其结构稳定，在充放电的过程中不坍塌。

附图说明

图1为本发明的含锌化合物以金属中心Zn的配位环境图。

图2为本发明的含锌化合物的结构示意图。

图3为本发明的含锌化合物在空气氛围下的热重曲线图。

图4为本发明的含锌化合物当电流密度为100mA/g的循环性能图。

图5为本发明的含锌化合物在不同电流密度下的倍率性能图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

实施例1

将0.2 mmol3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联吡唑、0.2 mmol间苯二甲酸和、0.2 mmol氧化锌加入至15mL乙腈和水的混合溶剂当中（其中乙腈和水的体积比为1:2），在室温下搅拌形成混合液a，然后将所述混合液a置入25mL反应釜中在溶剂热150℃条件下加热反应36小时后以3℃/小时降至室温得到混合液b，最后将混合液b在室温下静置10天得到所述含锌化合物，产率为58.6% (基于Zn)。

然后将上述化合物进行结构表征。

该化合物的X射线衍射数据是在Bruker Smart Apex CCD面探衍射仪上，用MoK_α辐射(λ = 0.71073 ?)，以ω扫描方式收集并进行Lp因子校正，吸收校正使用SADABS程序。用直接法解结构，然后用差值傅立叶法求出全部非氢原子坐标，并用理论加氢法得到氢原子位置(C?H 1.083 ?)，用最小二乘法对结构进行修正。计算工作在PC机上用SHELXTL程序包完成。化合物晶体学参数见表1。结构见图1，图2。

表1.   晶体学参数与结构解析