[发明专利]一种羰基聚合物及其合成方法与应用

说明书

本发明公开了一种羰基聚合物及其合成方法与应用，该羰基聚合物的结构如图1所示，其中，R′为C_1～50烷基直链或支化链，R和R″为H、C_1～50烷基直链或支化链，n＝1～10000。本发明的羰基聚合物具有合成成本低廉、氧化还原活性好、高比容量和高能量密度等优点，用作锂电池正极材料时，比容量可达到255mAh/g，工作电压区间为2.5～2.7V。本发明实现了研制一类理论生产成本低至0.48美元/g的低成本羰基聚合物，该聚合物展现出低至0.0017美分每100mAh的价格性能比，是目前所报道材料的最好水平，在锂电池电极材料领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于锂电池材料技术领域，具体涉及一种羰基聚合物及其合成方法与应用。

背景技术

由于全球对于能源的需求逐年增加，石油、煤炭等传统能源日益枯竭，而且出于保护地球生态环境的需要，“碳中和”发展理念在全球持续推进，因此越来越多的科学家将研究集中在新能源材料与器件相关的方面。

近年来，随着便携式智能可穿戴电子设备、电动新能源汽车等产业的加速发展，以锂离子电池(LIBs)为代表的新能源器件得到了研究人员的持续关注。目前，商业化锂离子电池电极材料主要为无机金属氧化物，例如LiCoO₂，LiMn₂O₄和LiFePO₄等，它们通常具有低的实际使用容量，并且这类材料为稀缺不可再生资源，不利于产业的长远可持续发展。有机材料被认为是非常有希望的替代品。有机电极材料具有多方面的性能优势：有机材料可以实现单位重量上的多活性位点，因而有机电极材料具有高容量；有机材料由地壳中储量丰富的有机元素(如C、H、O、N和S)组成，可以从生物质资源或通过温和的化学合成反应获得，廉价、环保，符合可持续发展的要求；与无机化合物相比，有机材料的分子结构可灵活调节以满足不同的电化学性能要求，完全放电时更安全，并且具有较高的环境相容性。有机材料还具有质轻、柔性、机械性能优良等特点，将有助于开发储能电池在便携式、可穿戴电子设备中的前沿应用。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种羰基聚合物及其合成方法。本发明的羰基聚合物可应用于锂电池电极材料领域，作为锂电池正极材料，具有合成成本低廉，氧化还原活性好，高比容量，高能量密度等优点。

为达到其目的，本发明所采用的技术方案为：

一种羰基聚合物，其具有如下结构式：

其中，R′为C_1～50烷基直链或支化链，R和R″为H、C_1～50烷基直链或支化链，n＝1～10000。

本发明还提供了一种所述羰基聚合物的合成方法，其包括：由香草醛和多胺基单体进行胺化氧化聚合反应制得。

优选地，所述多胺基单体具有如下结构式中的至少一种：

优选地，所述述羰基聚合物的合成方法中，香草醛与多胺基的摩尔比为x，且0x100。

优选地，所述羰基聚合物的合成方法，包括如下步骤：在空气气氛下，将香草醛和多胺基单体加入溶剂中进行胺化氧化聚合反应，反应完成后纯化，即得所述羰基聚合物。

优选地，所述溶剂为醇溶剂；更优选为乙醇溶剂。

本发明还提供了所述羰基聚合物在锂电池电极材料中的应用。

优选地，所述羰基聚合物在制备锂电池正极材料中的应用。

本发明还提供了一种锂电池电极材料，其包括所述羰基聚合物。