[发明专利]一种高首周库伦效率钾离子电池有机羰基负极材料及制备方法在审

专利信息
申请号: 202010662322.8 申请日: 2020-07-10
公开(公告)号: CN111952586A 公开(公告)日: 2020-11-17
发明(设计)人: 邓七九;罗宗斌;周洋洋;刘海玄;苟博;杨蓉;燕映霖 申请(专利权)人: 西安理工大学
主分类号: H01M4/60 分类号: H01M4/60;H01M10/054;C07C46/00;C07C50/28
代理公司: 西安弘理专利事务所 61214 代理人: 弓长
地址: 710048 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 高首周 库伦 效率 离子 电池 有机 羰基 负极 材料 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种高首周库伦效率钾离子电池有机羰基负极材料,该负极材料的活性物质为2,5苯醌‑1,4二钾盐。还公开了有机羰基负极材料的制备方法,具体如下:1)将2,5二羟基‑1,4苯醌溶于二甲基亚砜中,得到溶液A;2)将氢氧化钾溶于乙醇中,得到溶液B;3)将步骤2所得溶液B缓慢加入到步骤1所得溶液A中,室温下反应3h,出现沉淀;4)将步骤3所得沉淀进行抽滤,清洗,最后将所得固体置于60‑80℃干燥6‑8h,接着在100‑120℃真空干燥3‑6h,得到该钾离子电池有机负极材料。本发明制备的钾离子电池有机负极材料具有优异的首周库伦效率,比容量高,够有效解决锂资源稀缺以及分配不平衡问题。

技术领域

本发明属于离子电池技术领域,具体涉及一种高首周库伦效率钾离子电池有机羰基负极材料,本发明还涉及有机羰基负极材料的制备方法。

背景技术

随着社会的不断进步,构建绿色清洁能源社会已经成为时代的主题之一。目前不可再生资源如煤﹑石油﹑天然气等产生的环境污染不断增加,使得新能源的开发成为热点。其中,储能器件作为一种可循环使用的高效绿色新能源是减轻环境污染问题的重要手段。锂离子电池作为新能源材料主要存储单元,广泛应用于军事﹑工业﹑生活的各个方面,但锂的需求量逐年快速增长,而锂的全球储量有十分有限且分布不均,严重制约了我国低成本、高性能储能器件领域的快速发展。

金属钠、钾储量丰富,分布较均,价格低廉,是锂的良好替代品,可作为下一代电池的备选资源之一。其中,钾元素由于具有和锂相似的物理化学性质,且其储量丰富,成本低廉,且与钠相比具有更低的氧化还原电位,因此,钾离子电池被认为是下一代大规模储能器件的重要成员。

然而由于金属钾单质化学性质极度活泼,熔点较低(63℃),安全性能差,因此开发“摇椅式”钾离子电池的负极材料尤为重要。目前常用的负极材料主要以碳类材料为主,碳材料具有较低的脱嵌钾电位(一般小于0.3V)容易形成枝晶造成其安全性能差的问题,制约了动力离子电池的进一步发展和应用。其次,传统无机电极材料表现出许多局限性,尤其是基于过渡金属的无机化合物电极材料具有资源有限、环境不友好和成本过高等缺点,进一步限制了大规模储能器件的发展。值得注意的是,目前报道的钾离子电池负极材料的首周库伦效率较低(一般低于60%),导致在组装全电池时不可避免的首周容量损失。综上所述,开发合适电位平台、绿色低成本以及高首周库伦效率的钾离子电池负极材料体系成为目前关注的焦点。

发明内容

本发明的目的是提供一种高首周库伦效率钾离子电池有机羰基负极材料,该有机羰基负极材料首周库伦效率高,绿色环保,电化学特征明显,比容量大。

本发明的另一个目的是提供一种高首周库伦效率钾离子电池有机羰基负极材料的制备方法。

本发明所采用的第一种技术方案是,一种高首周库伦效率钾离子电池有机羰基负极材料,该材料活性物质为2,5苯醌-1,4二钾盐,其化学结构式如下:

本发明所采用的第二个技术方案是,一种高首周库伦效率钾离子电池有机羰基负极材料的制备方法,具体步骤如下:

步骤1,将2,5二羟基-1,4苯醌溶于二甲基亚砜中,得到溶液A;

步骤2,将氢氧化钾溶于乙醇中,得到溶液B;

步骤3,将步骤2所得溶液B逐滴加入到步骤1所得溶液A中,室温下反应3h,出现沉淀;

步骤4,将步骤3所得沉淀进行抽滤,清洗,最后将所得固体置于60-80℃干燥6-8h,接着在100-120℃真空干燥3-6h,得到该钾离子电池有机负极材料。

本发明的特点还在于,

2,5二羟基-1,4苯醌纯度为98%。

步骤1中2,5二羟基-1,4苯醌与二甲基亚砜配比为0.71g:10ml。

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