[发明专利]一种锂离子有机正极材料、制备方法及应用

权利要求书

1.一种锂离子有机正极材料，其特征在于，所述锂离子有机正极材料为靛蓝二磺酸锂正极材料，所述靛蓝二磺酸锂的结构式为：

2.根据权利要求1所述的一种锂离子有机正极材料，其特征在于，所述靛蓝二磺酸锂正极材料表面还包覆有碳。

3.根据权利要求1或2所述的一种锂离子有机正极材料的制备方法，其特征在于，所述靛蓝二磺酸锂正极材料由磺化法或合成法制成。

4.根据权利要求3所述的一种锂离子有机正极材料的制备方法，其特征在于，采用磺化法制备所述靛蓝二磺酸锂正极材料的过程如下：

(1)靛蓝二磺酸的制备：向靛蓝中以2mL/min的速率滴加发烟硫酸并搅拌反应30-50min后，得到靛蓝二磺酸；

其中，发烟硫酸中三氧化硫的质量分数为20％，且靛蓝的质量与发烟硫酸的体积之比为1:0.5-2；

(2)将步骤(1)制备得到的靛蓝二磺酸加去离子水稀释后加入碳酸锂，搅拌反应至无气泡产生后继续搅拌10-15min，经乙醇洗涤、过滤、干燥后，得靛蓝二磺酸锂；

其中，发烟硫酸的体积与碳酸锂的质量比为1:0.75-1。

5.根据权利要求3所述的一种锂离子有机正极材料的制备方法，其特征在于，采用磺化法制备所述靛蓝二磺酸锂正极材料的过程如下：

(1)靛蓝二磺酸的制备：向靛蓝中以2mL/min的速率滴加发烟硫酸并搅拌反应30-50min后，得到靛蓝二磺酸；

其中，发烟硫酸中三氧化硫的质量分数为20％，且靛蓝的质量与发烟硫酸的体积之比为1:0.5-2；

(2)在步骤(1)制备得到的靛蓝二磺酸中加入氢氧化锂饱和溶液，搅拌反应10-20min后，经过滤、水洗、干燥，得靛蓝二磺酸锂；

其中，靛蓝二磺酸与氢氧化锂饱和溶液的体积之比为1：3.5-4。

6.根据权利要求3所述的一种锂离子有机正极材料的制备方法，其特征在于，采用合成法制备所述靛蓝二磺酸锂正极材料的过程如下：

(1)磺酸基苯基甘氨酸的制备：将对氨基苯磺酸和氯乙酸在60-105℃下反应2-8h，得到磺酸基苯基甘氨酸；

其中，氯乙酸与对氨基苯磺酸的质量之比为1：1.50-1.84；

(2)在步骤(1)制备得到磺酸基苯基甘氨酸中加入氨基锂和混合碱，于220-250℃下反应2-3h，然后冷却至室温，加水稀释后于室温下通入空气氧化2.5-3h，得到靛蓝二磺酸盐混合物；

其中，所述混合碱包括干燥的氢氧化锂和干燥的氢氧化钾或干燥的氢氧化锂和干燥的氢氧化钠，氢氧化锂与氢氧化钾或氢氧化钠的质量比为1.5-2:1，磺酸基苯基甘氨酸：混合碱：氨基锂的质量之比为12-16:2-3:1；

(3)将步骤(2)制备得到的靛蓝二磺酸盐混合物完全溶解于水中，然后将锂型阳离子交换树脂装柱，并将靛蓝二磺酸盐混合物以0.1-0.6BV/h的流速进行离子交换反应后，经浓缩、结晶、干燥得靛蓝二磺酸锂。

7.根据权利要求2述的一种锂离子有机正极材料的制备方法，其特征在于，碳包覆的靛蓝二磺酸锂正极材料的制备过程具体如下：

(1)靛蓝二磺酸锂微晶颗粒的制备：将靛蓝二磺酸锂的饱和溶液加入至醇溶剂中，并在转速为1000-4000r/min，体系温度为25-35℃下结晶10-20min后，经抽滤、乙醇洗涤、干燥后，得到靛蓝二磺酸锂微晶颗粒；

其中，醇溶剂为乙醇或甲醇，靛蓝二磺酸锂饱和溶液和醇溶剂的体积比为1：10-20；

(2)碳包覆的靛蓝二磺酸锂正极材料的制备：在葡萄糖饱和溶液中加入步骤(1)制备得到的靛蓝二磺酸锂微晶颗粒，搅拌混合均匀后置入反应釜中，在150-250℃下水热碳化12-8h后，自然冷却、离心分离、用蒸馏水和乙醇洗涤后干燥，得到碳包覆的靛蓝二磺酸锂正极材料；

其中，葡萄糖和靛蓝二磺酸锂颗粒的质量比为1:2-4。

8.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1或2所述的锂离子有机正极材料。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

将所述锂离子有机正极材料、导电添加剂、粘结剂混合并研磨，得到浆料；

将所述浆料涂覆在铝箔上，经干燥及压片后制成电极片；

将所述电极片与隔膜及电解液配合，制成锂离子电池。