[发明专利]一种共价有机框架材料在锂金属负极保护中的应用

说明书

本发明具体公开一种共价有机框架材料在锂金属负极保护中的应用。所述COFs材料由单体1和单体2通过席夫碱反应制备得到，单体1为1,3,5‑三(4‑氨基苯基)苯、1,3,5‑三(4'‑醛基苯基)苯、1,3,5‑三氨基苯或均苯三甲醛中的一种，单体2为2,5‑二甲氧基对苯二甲醛、2,5‑二羟基对苯二甲醛、2,5‑二甲氧基对苯二胺、2,5‑二羟基苯二胺、对苯二胺或对苯二醛中的一种。本发明提供的COFs材料是以C＝N官能团为结点的大共轭六元环结构，其中还含有规整的一维孔道结构的三维球形结构，可以有效抑制锂枝晶的生长，显著提高锂金属电池的循环性能和安全性能，在锂金属电池领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种共价有机框架材料在锂金属负极保护中的应用。

背景技术

随着工业水平的不断发展，环境污染问题以及传统石化能源匮乏的问题日益严重，因此，对可再生新能源(如风能、太阳能等)的合理开发与利用已经成为目前重点研究的对象。但是，可再生新能源的分散性和不连续性给新能源的集中利用带来了极大的困难。近年来，能源储能器件的发展得到了越来越广泛的关注，其中，锂金属负极材料因其具有高达3860mAh g^-1的理论比容量、最低的氧化还原电势(-3.04V vs SHE)、密度低、放电平稳和环境友好等优点，得到了研发人员的重点关注。

然而，以锂金属作为负极材料的电池器件目前还不能充分满足商品化的要求，主要原因在于：首先，金属锂的化学性质较为活泼，易与有机电解液可发生不可逆化学反应，造成容量的降低；其次，锂电池在充放电过程中，由于局部电流密度过大或电流分布不均匀，极易形成锂金属枝晶以及引起电池体积变化，锂枝晶容易断裂形成死锂，降低电池的库伦效率和电池容量，除此之外，锂枝晶极易刺破隔膜。造成电池内部短路、电池热失效或发生爆炸，引起锂电池使用的安全性问题。

目前，针对上述问题主要的解决方案有：(1)采用有机或无机固态电解质抑制锂枝晶的生长，但是，这种方法存在离子电导率差的问题；(2)开发局部高浓度或超高浓度有机电解液体系，有效抑制锂枝晶生长，然后，高浓度有机电解液的使用存在成本高、环境不友好的确定。目前锂金属作为负极材料存在的锂枝晶和体积变化的问题一直没有得到有效解决。因此，寻找一种方便有效的方法抑制枝晶生长、提高金属锂电池的稳定性是发展锂金属电池的关键和热点。

发明内容

针对现有的锂离子电池中负极材料存在的循环性能较差、库伦效率低的问题，本发明提供一种共价有机框架材料在锂金属负极保护中的应用。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种共价有机框架材料在锂金属负极保护中的应用，所述共价有机框架材料由单体1和单体2通过席夫碱反应制备得到；其中，所述单体1为1,3,5-三(4-氨基苯基)苯、1,3,5-三(4'-醛基苯基)苯、1,3,5-三氨基苯或均苯三甲醛中的一种，所述单体2为2,5-二甲氧基对苯二甲醛、2,5-二羟基对苯二甲醛、2,5-二甲氧基对苯二胺、2,5-二羟基苯二胺、对苯二胺或对苯二醛中的一种。