[发明专利]联吡啶类化合物、合成方法和具有其的液流电池系统

说明书

本发明公开了一种联吡啶类化合物、合成方法和具有其的液流电池系统，联吡啶类化合物的合成方法包括：使4,4’‑联吡啶与溴代烷烃反应，得到产物联吡啶类化合物，其化学反应式如式(A)所示：其中，取代基R₁、R₂为H、OH、OMe、OEt、CHO、NH₂、N(Me)₂、N(Et)₂、F、Cl、Br、CN、NO₂、COOH、SO₃H或接枝高分子类化合物中的一种；n代表烷基链的长短。该联吡啶类化合物的合成方法操作方便，得到的产品能够作为液流电池的负极活性物质。

技术领域

本发明属于液流电池领域，具体涉及一种联吡啶类化合物的合成方法、通过该合成方法制备得到的联吡啶类化合物，具有该联吡啶类化合物的全有机水相体系液流电池系统。

背景技术

随着人类经济快速发展，环境污染和能源短缺等问题日益加剧，促使世界各国广泛开发利用风能、太阳能、潮汐能等可再生能源。然而这些可再生能源具有不连续、不稳定、受地域环境限制和并网难的特性，导致其利用率低，弃风弃光率高，浪费资源。因此需要大力发展可与其配合使用的高效、廉价、安全可靠的储能技术。

在各种电化学储能策略中，相对于静态电池比如锂离子电池和铅酸电池，液流电池(Redox Flow Batteries,RFBs)有几个特别的技术优点，最适于大规模(兆瓦/兆瓦时)的电化学能源储存，比如相对独立的能量和功率控制、大电流大功率运行(响应快)、安全性能高(主要是指不易燃烧和爆炸)等。氧化还原活性物质是液流电池能源转化的载体，也是液流电池中最核心的部分。传统液流电池利用无机材料作为活性物质(例如钒系液流电池)，然而，无机材料成本高、毒性、资源有限、形成枝晶和电化学活性低等缺点限制了液流电池的大规模应用.有机活性物质由于具有成本低、“绿色”、资源丰富、分子能级易于调节和电化学反应快等优点，引起了国内外的广泛关注。同时，有机类活性材料的使用降低了对膜种类的要求，可以大幅降低成本，为储能电站的装备提供商业化的前景。

水系有机液流电池的电解液具有不可燃的优点，运行起来更为安全。另外，在水系有机液流电池中，电解液导电率高，电化学反应速率快，输出功率高。因此，水系有机液流电池是一种理想的大规模储能技术。目前水相有机液流电池仍然面临着一些挑战，如活性材料(有机物)溶解度有限、电解液易交叉污染、操作电流密度低、易发生水电解副反应等。因此，开发克服以上缺点，开发新的有机活性物质对于扩展有机液流电池化学空间(例如开路电压、能量密度和稳定性等)具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种联吡啶类化合物的合成方法，该联吡啶类化合物的合成方法操作方便，直接通过卤代烷烃与联吡啶混合，在溶剂中回流一段时间，产物变成固体析出，直接过滤就能得到产品。

本发明还提出一种联吡啶类化合物，该联吡啶类化合物能够应用于液流电池。

本发明还提出一种全有机水相体系液流电池系统，该全有机水相体系液流电池系统内包含有联吡啶类化合物，联吡啶类化合物可作为负极活性物质。

根据本发明实施例的联吡啶类化合物的合成方法，所述的合成方法包括：使4,4’-联吡啶与溴代烷烃反应，得到产物联吡啶类化合物，其化学反应式如式(A)所示：

(A)；其中，取代基R₁、R₂为H、OH、OMe、OEt、CHO、NH₂、N(Me)₂、N(Et)₂、F、Cl、Br、CN、NO₂、COOH、SO₃H或接枝高分子类化合物中的一种；n代表烷基链的长短。