[发明专利]一种配位聚合物的合成及其在锂离子电池负极材料中的应用

说明书

本发明公开了一种配位聚合物的合成及其在锂离子电池负极材料中的应用，所述配合物的化学式为[Ni(PBIM)(OH‑BDC)]_n(式中：n为1到正无穷的自然数)，其中PBIM为2,2'‑吡啶基苯并咪唑，OH‑BDC为5‑羟基间苯二甲酸，配合物的制备方法是将四水合醋酸镍，2,2'‑吡啶基苯并咪唑，5‑羟基间苯二甲酸和三乙胺加入到水和甲醇混合溶液中，经水热反应得到目标产物配合物[Ni(PBIM)(OH‑BDC)]_n；可用在锂离子电池负极材料中。本发明的优点是：得到的配合物合成方法简单，原料易得，易于操作、反应条件温和、产率高、成本低，产物具有较好的稳定性，将其直接用于锂电池负极材料中，展示出良好的电化学性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种具有良好稳定性的配位聚合物材料的合成，锂离子电池负极及锂离子电池制备方法。

背景技术

随着经济社会的发展，对于高效清洁能源的需求也迫在眉睫，锂离子电池作为先进储能设备，因其质量轻，体积小，便于携带，工作电压高，比能量大，自放电小，循环寿命长，安全性高，无记忆效应，无环境污染等突出优点，成为摄像机、移动电话、笔记本电脑以及便携式测量仪器等电子装置小型轻量化的理想电源，也是未来汽车高能动力电池的首选电源。锂离子电池由正极，负极，电解质和隔膜组成。由于正负极材料是决定电池性能的关键，而以石墨烯为主导的商业化负极材料因理论容量低和安全性问题，已经不能满足当今社会对能源的需求。探寻具有高容量，低放电电压平台的稳定的电极材料是目前的研究热点。而目前研究较多的氧化物，硫化物，磷化物等，虽然在比容量和循环性能上有一定的优势，但是充放电过程中产生的巨大的体积膨胀是限制其发展的瓶颈。

配位聚合物(简称配合物)是一种有机无机杂化材料，由于组装的金属离子和有机配体的可选择性而呈现出结构多样性，因其丰富的官能团和开放的金属位点在气体吸附分离，催化，磁性，荧光等众多领域都有广泛应用。在电化学领域，配合物材料及其衍生物也受到越来越多的关注。将配合物直接应用于锂离子电池，合成方法简单，而且由于配合物本身结构多样性，金属与配体都是潜在的脱嵌锂位点而成为关注焦点。但是，在目前报导的配合物直接应用于锂离子电池中主要面临的是材料的溶解性差以及比容量低等问题。克服这些问题对推动电极材料的发展大有帮助。

发明内容

本发明的第一个目的是针对以上技术分析，提供一种应用于锂离子电池负极材料的配位聚合物的制备方法，解决目前应用于电池中存在的溶解性差以及比容量低的问题。

本发明的第二个目的是提供一种使用上述负极材料的电极片。

本发明的第三个目的是提供一种使用上述负极材料电极片的锂离子电池。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一、一种新的配合物的合成方法，包括以下步骤：

步骤(1)：配合物[Ni(PBIM)(OH-BDC)]_n(式中：n为1到正无穷的自然数)的合成。

称取四水合醋酸镍，2,2'-吡啶基苯并咪唑，5-羟基间苯二甲酸和三乙胺溶解于体积比为1:3的甲醇和水的混合溶液中，混合均匀得到混合液，置于23mL密封不锈钢反应釜中，加热至120摄氏度反应3天，反应结束后降至室温，得到配合物晶体。请参阅图1本发明中配合物的合成反应步骤图。

其中四水合醋酸镍、2,2'-吡啶基苯并咪唑、5-羟基间苯二甲酸和三乙胺的摩尔比为5：1：2：1；甲醇和水的体积比为1：3。