[发明专利]一种金属配合物锂离子电池电极材料的制备方法

说明书

一种金属配合物锂离子电池电极材料的制备方法，将Mg(NO₃)₂·6H₂O、N,N‑二(5‑间苯二甲酸)‑1,4,5,8‑萘二酰亚胺按摩尔比2:1均匀混合，加入30mL二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂，再加入3mol/L的盐酸，常温搅拌；将前步得到的混合物入高压反应釜，95℃恒温两天，冷却得Mg‑NDI；将前步骤中的Mg‑NDI配合物在乙醇中浸泡24h，过滤后真空干燥，得到活化的金属配合物；将上步中得的金属配合物与聚偏氟乙烯、导电炭黑按质量比60:10:30配置成混合物，加入溶剂N‑甲基吡咯烷酮，搅拌成粘稠浆状电极材料；再涂覆在金属铜箔上，干燥得到锂离子电池电极材料。

技术领域

本发明涉及一种金属配合物锂离子电池电极材料的制备方法。涉及镁-萘二酰亚胺（简称Mg-NDI）作为锂离子电池负极材料的制备技术。

背景技术

锂离子电池发展至今已经得到广泛的应用，目前市场上的锂离子电池的正极体系仍然是LiCoO₂层状结构型及其衍生物，和LiFePO₄聚阴离子型及其衍生物。负极仍然是各种碳材料。目前较为成熟稳定的电极材料都有其优点，但是缺点也非常明显。LiCoO₂以及三元层状结构材料的循环稳定性和安全性都有待提高，同时原材料成本也较高。LiFePO₄聚阴离子型及其衍生物，能量密度小，低温性能差。因此急需要开发新的电极体系。有机物电极被认为未来是有可能广泛应用于锂离子电池，有机物电极具有非常好的氧化还原电对，较低的安全风险，比较容易控制的HOMO/LUMO能级，同时有机物具有结构的灵活性，可以为尺寸较大的离子（102pm）提高迁移的通道。因此具有氧化还原电对的有机物非常适合锂离子电池。近来越来越多的科研工作者将电极体系从无机向有机转变；研究发现，含有C6环，结构上具有羰基基团可以与锂离子结合。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属配合物锂离子电池电极材料，以解决目前锂离子电极技术中存在的不足问题。

技术方案：

一种金属配合物锂离子电池电极材料的制备方法，具体包括如下制备步骤：

（1）将Mg(NO₃)₂·6H₂O、N,N-二(5-间苯二甲酸)-1,4,5,8-萘二酰亚胺按摩尔比2:1均匀混合，加入30mL二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂，再加入3mol/L的盐酸，常温搅拌不少于30min；

（2）将步骤（1）中搅拌后的混合物加入到聚四氟乙烯高压反应釜中，95℃恒温两天；自然冷却至室温，得到黄褐色块状晶体Mg-NDI；

（3）将步骤（2）中得到黄褐色块状晶体Mg-NDI配合物在乙醇中浸泡24h，过滤后，在不低于80℃下真空干燥不超过12h，除去配合物孔洞中的溶剂分子，得到活化的金属配合物Mg-NDI；

（4）将步骤（3）中得到金属配合物Mg-NDI、聚偏氟乙烯（PVDF）、导电炭黑Super-P按照质量比60:10:30或50:10:40配置成混合物，加入溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP），搅拌2h后制备成粘稠浆状电极材料；

（5）将步骤（4）中得到的粘稠浆状电极材料，涂覆在金属铜箔上，涂覆厚度不大于50μm，在干燥温度不高于120℃条件下，干燥时间不低于6h，得到锂离子电池电极材料；

（6）将步骤（6）中得到的电池电极材料切成直径符合电池电极尺寸要求的圆形极片，金属锂片作为对电极，电解液为：1mol/L LiPF₆溶解在碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）的溶剂中（摩尔比EC：DMC=1:1），组装成2032型扣式电池。