[发明专利]含有羧基的蒽醌衍生物的合成方法、衍生物和电池系统

说明书

本发明提供一种含有羧基的蒽醌衍生物的合成方法、衍生物和电池系统，含有羧基的蒽醌衍生物的合成方法，包括以下步骤：S1、将含端羧基的二元酸与氯化亚砜混合并加入甲苯作为反应溶剂，加入催化剂，加热到设定温度反应；S2、反应结束后，除去溶剂和氯化亚砜，加入甲苯蒸馏，得到反应物；S3、将反应物与氨基蒽醌混合，加入甲苯作为反应溶剂，升温至回流反应；S4、反应结束后除去溶剂，向剩余物中加入碳酸钾溶液，过滤除去固体，调节滤液pH至预定值，析出固体并过滤、洗涤、干燥，得到含有羧基的蒽醌衍生物。根据本发明实施例的含有羧基的蒽醌衍生物的合成方法，简单易操作，成本低廉，能够应用于电池系统以解决电化学能源存储问题。

技术领域

本发明涉及液流电池领域，尤其涉及一种含有羧基的蒽醌衍生物的合成方法、衍生物和电池系统。

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。

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。

蒽醌是一种普遍存在的天然产物，可从特定植物中提取，也可人工合成，因此，可以实现大规模生产。用蒽醌类有机物代替传统液流电池的无机离子，不仅大大降低了电池成本，而且增加了电池的环境友好型。不仅如此，醌类物质在结构上具有可设计性，在液流电池发展中拥有巨大的潜力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种含有羧基的蒽醌衍生物的合成方法，简单易行，成本低，能够应用于电池系统解决电化学能源存储问题。

本发明还提供一种由上述方法制备而成的含有羧基的蒽醌衍生物。

本发明还提供一种基于氨基蒽醌衍生物的液流电池系统。

根据本发明第一方面实施例含有羧基的蒽醌衍生物的合成方法，包括以下步骤：S1、将含端羧基的二元酸与氯化亚砜混合并加入甲苯作为反应溶剂，加入催化剂，加热到设定温度反应；S2、反应结束后，除去溶剂和氯化亚砜，加入甲苯蒸馏，得到反应物；S3、将所述反应物与氨基蒽醌混合，加入甲苯作为反应溶剂，升温至回流反应；S4、反应结束后除去溶剂，向剩余物中加入碳酸钾溶液，过滤除去固体，调节滤液pH至预定值，析出固体并过滤、洗涤、干燥，得到含有羧基的蒽醌衍生物。