[发明专利]蒽醌-2,3-二羧酸钙配位聚合物作为锂离子电池正极材料的应用

说明书

本发明属于锂离子电池材料领域，公开了一种蒽醌‑2,3‑二羧酸钙配位聚合物作为锂离子电池正极材料的应用。将乙酸钙加入装有去离子水的密闭反应器中，再加入蒽醌‑2,3‑二羧酸混合均匀，升温至90‑120℃进行水热反应，反应完成后析出黄色晶体，粗产物经离心，洗涤，干燥后得到蒽醌‑2,3‑二羧酸钙配位聚合物。本发明制备得到的蒽醌‑2,3‑二羧酸钙配位聚合物是三维空间结构，三维刚性结构比较稳定和钙离子在充放电过程中不发生价态变化使得该聚合物在充放电的过程中能够保持结构稳定且不易溶解于电解液中。其作为锂离子正极材料具有显著改善的循环稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种蒽醌-2,3-二羧酸钙配位聚合物作为锂离子电池正极材料的应用。

背景技术

无机锂离子电极原料资源有限，成本昂贵，增加了锂离子电池的成本，限制了其大规模的应用。针对无机电极材料的各种劣势，有机电极材料因具有理论比容量高、结构多样性、可再生、无污染、环境友好，且这些材料能够从可再生的资源里获得，引起锂离子电极材料研究者的关注。

2,3-二羧酸蒽醌具有良好的电化学性能。但有机小分子容易溶解在电解液中，造成它作为锂离子电池正极材料的循环性能比较差。在前期专利CN 107522613 A中，我们公开了一种蒽醌-2-羧酸钴盐及其在锂离子电池正极材料的应用。所合成的蒽醌-2-羧酸钴盐具有细长的棒状结构，通过与氯化钴反应提高了其电子导电性且不易溶于电解液，从而整体提高了其作为锂离子电池正极材料的电化学性能。但首先，钴成本较高，且对环境有一定的污染；第二，通过蒽醌-2-羧酸与氯化钴的回流反应得到的蒽醌-2-羧酸钴盐作为锂离子电池正极材料的循环稳定性还具有进一步改善空间。

专利CN 104292100 A公开了一种新材料对苯二甲酸钙的制备方法及其作为锂离子电池有机负极材料的应用，用于改善比容量及循环性能。该对苯二甲酸钙制备是由对苯二甲酸，氢氧化锂经过溶液搅拌形成对苯二甲酸二锂，然后将对苯二甲酸二锂和氯化钙在水溶液于80℃下磁力搅拌6h后，经过乙醇和水的洗涤，过滤，干燥得到。电化学性能显示，对苯二甲酸钙电极作为锂离子电池负极，放电平台只有0.9V，其电化学性能及反应机制与一般蒽醌-2-羧酸金属盐配合物具有显著的差异。说明配体的选择和配合方式对材料的电化学性能影响比较关键。

文献“Understanding ligand-centred photoluminescence throughflexibility and bonding of anthraquinone inorganic–organic frameworks.Journalof Materials Chemistry.2011,21,6595”制备了五种以蒽醌-2,3-二羧酸为发色团配体的新型无机-有机骨架化合物CaAQDC、ZnAQDC、CdAQDC、MnAQDC和NiAQDC。但只是对其光致发光特性进行了研究，并不涉及应用于锂离子电池材料的性能。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种蒽醌-2,3-二羧酸钙配位聚合物作为锂离子电池正极材料的应用。本发明将2,3-二羧酸蒽醌(H2AQDC)和金属钙进行配位，形成金属有机配位聚合物CaAQDC，三维CaAQDC的刚性结构很稳固。能有效抑制溶解且在电池循环中结构很稳定，表现出相比一般蒽醌二羧酸金属配合物更好的循环稳定性能。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种蒽醌-2,3-二羧酸钙配位聚合物作为锂离子电池正极材料的应用，所述蒽醌-2,3-二羧酸钙配位聚合物通过如下方法制备得到：

将乙酸钙(Ca(CH₃COO)₂)加入装有去离子水的密闭反应器中，再加入蒽醌-2,3-二羧酸(H₂AQDC)混合均匀，升温至90-120℃进行水热反应，反应完成后析出黄色晶体，粗产物经离心，洗涤，干燥后得到蒽醌-2,3-二羧酸钙配位聚合物(CaAQDC)；