[发明专利]聚[1,3,5-三(4-二苯基氨基苯基)苯]有机微介孔聚合物材料及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种聚[1,3,5‑三(4‑二苯基氨基苯基)苯]有机微介孔聚合物材料及其制备和应用。聚[1,3,5‑三(4‑二苯基氨基苯基)苯]，具有如式(I)所示结构，所述聚[1,3,5‑三(4‑二苯基氨基苯基)苯]通过以下方法制备：以无水三氯化铁为氧化剂，以式(II)所示的1,3,5‑三(4‑二苯基氨基苯基)苯为单体通过化学氧化聚合反应制得如式(I)所示的聚[1,3,5‑三(4‑二苯基氨基苯基)苯]。本发明提供了所述聚合物材料作为锂离子电池正极材料的应用以及由所述的聚[1,3,5‑三(4‑二苯基氨基苯基)苯]有机微介孔聚合物材料作为正极材料制得的锂离子电池，该锂离子电池具有优异的倍率性能。

技术领域

本发明涉及一种聚[1,3,5-三(4-二苯基氨基苯基)苯](PTTPAB)有机微介孔聚合物材料及其制备方法和作为锂离子电池正极材料的应用。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，对高比能量、高比功率和高安全性的电源提出更加迫切的要求。锂离子电池由于其高能量密度、循环寿命长、轻便灵巧等诸多优点成为新能源汽车的首选动力电池。而正极材料是目前制约锂离子电池发展的重要瓶颈。相对于无机过渡金属氧化物，有机或聚合物材料具有分子结构可设计、原料丰富、储能密度高和柔韧性好易于加工等优点，代表未来锂离子电池正极材料发展的方向之一。

近年来，自由基聚合物正极由于其化学结构稳定、充放电速度快、功率密度高等特点受到学者的广泛关注。其中有研究发现三苯胺类聚合物不仅表现出良好的循环性能，并且在3.5V左右有稳定的电压平台，这是大部分导电聚合物材料不可比拟的。然而聚三苯胺仍然存在着一些未解决的问题：1.正极材料能量密度不高；2.聚合物本身的聚集态本质限制了正极材料活性中心与电解质部分的接触，降低了其作为活性材料在实际充放电过程中的利用率，同时对锂电池倍率充放电有较大的影响。因此，如何改善聚三苯胺材料的聚集态结构是目前期待解决的重要问题。

共轭微孔有机聚合物(CMPs)是一类通过共轭体系来保持分子网络结构刚性的多孔有机聚合物。由于其高比表面积、通过单体即可容易修饰孔道尺寸等特点，不仅在气体吸附、荧光探针和多相催化领域有广泛的应用，还在光电、储能等特殊领域有潜在的应用价值。因此，我们通过设计星型结构三苯胺衍生物单体去构筑具有微介孔结构的三维网状聚合物结构，从而获得更优异的电化学性能锂离子电池正极材料。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种具有高比表面积和丰富微介孔结构的聚[1,3,5-三(4-二苯基氨基苯基)苯]有机聚合物材料。

本发明的第二个目的是提供一种制备所述聚[1,3,5-三(4-二苯基氨基苯基)苯]有机聚合物材料的方法。

本发明的第三个目的是提供所述聚合物材料作为锂离子电池正极材料的应用，以提高电池的倍率充放电性能。

本发明的第四个目的是提供由所述的具有高比表面积和丰富微介孔结构的聚[1,3,5-三(4-二苯基氨基苯基)苯]有机微介孔聚合物材料作为正极材料制得的锂离子电池，该锂离子电池具有优异的倍率性能。

本发明采用以下技术方案：

一种聚[1,3,5-三(4-二苯基氨基苯基)苯]，具有如式(I)所示结构：

所述聚[1,3,5-三(4-二苯基氨基苯基)苯]通过以下方法制备：

以无水三氯化铁为氧化剂，以式(II)所示的1,3,5-三(4-二苯基氨基苯基)苯为单体通过化学氧化聚合反应制得如式(I)所示的聚[1,3,5-三(4-二苯基氨基苯基)苯]；

进一步，所述聚[1,3,5-三(4-二苯基氨基苯基)苯]具体按如下步骤制备：