[发明专利]一种锂离子电池有机正极材料的应用

说明书

本发明公开了一种锂离子电池有机正极材料的应用，锂离子电池正极材料的结构式为：将所述锂离子电池有机正极材料与粘结剂、导电碳黑制成均匀浆料涂覆在铝箔集流体上,涂覆厚度为50‑100μm；干燥后得到锂离子电池正极极片。本发明中所提供的锂离子电池有机正极材料不含镍、钴、锰等重金属，制成的锂离子电池放比容量可高达370mAh/g以上。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池有机正极材料的应用。

背景技术

锂离子电池具有储能密度高、循环寿命长、自放电小、环境兼容性强等优点，在近几十年内得到迅猛发展，已广泛应用于便捷式电子产品和动力电源。目前商用的锂离子电池正极材料如LiFePO₄、LiCoO₂与三元材料LiNi_xCo_yMn_zO₂等不仅价格高，且比容量相对较低，如LiFePO₄、LiCoO₂、NCM811的比容量分别为169.9mAh/g、274mAh/g与275mAh/g。新一代的富锂锰层状氧化物正极材料的比容量也仅为280mAh/g。锂离子电池正极材料较低的比容量严重限制了动力电源的容量和新能源汽车的续航里程。

有机的电极材料基本化学组成元素是C、H、O、N与S等，来源丰富，成本低、环境友好，成为未来绿色、可持续锂离子电池电极材料的重要后备力量。但是现有技术中的有机锂离子电池正极材料的比容量还是相对较低，首次充放电比容量大都在300mAh/g以下。

发明内容

本发明的目的为：提供一种较大比容量的锂离子电池有机正极材料的应用。

本发明的锂离子电池有机正极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将1-卤蒽醌与邻硝基苯胺溶解在沸点为150-220℃的溶剂里，在缚酸剂、复合铜基催化剂的作用下升温至回流，进行乌尔曼缩合反应合3-5小时；降至室温抽滤，滤饼依次用沸乙醇、沸水、稀盐酸、沸水、沸乙醇洗涤，然后在真空度-1bar--0.8bar条件下于60-80℃干燥，得到邻硝基苯胺蒽醌；其中，所述1-卤蒽醌为1-氯蒽醌、1-溴蒽醌或1-碘蒽醌；1-卤蒽醌、邻硝基苯胺、缚酸剂、复合铜基催化剂的用量比为：1mol:1.2-1.3mol：1.05-1.1mol：20-25g；

步骤二，将所得邻硝基苯胺蒽醌溶于乙醇中，在75-85℃下持续搅拌并滴加还原剂的水溶液，反应至反应容器中物质完全从红色变到蓝色，停止反应，降温到室温抽滤，滤饼用热水洗至中性，再用热乙醇洗涤后，在真空度-1bar--0.8bar条件下于60-80℃干燥，得锂离子电池有机正极材料；其中，邻硝基苯胺蒽醌与所述还原剂的摩尔比为1:4.0-4.2。

在本发明的步骤一中滤饼依次用沸乙醇、沸水、稀盐酸、沸水、沸乙醇各洗涤，可以将滤饼中的复合铜基催化剂、过量的邻硝基苯胺清洗干净，得到纯度更高的乌尔曼缩合反应产物。步骤二中滤饼用热水洗至中性，再用热乙醇洗涤的目的是去除过量的还原剂，得到更纯的锂离子电池有机正极材料产物。

优选地，步骤一中所述沸点为150-220℃的溶剂为硝基苯、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。

优选地，所述复合铜基催化剂为铜粉和乙酸铜以质量比为4:5的混合物或铜粉和硫酸铜以质量比为4:5的混合物。

优选地，所述缚酸剂为碳酸钾、碳酸钠或碳酸铯。

优选地，步骤二中所述还原剂为硫化钠或硼氢化钠。

本发明的上述方法所制成的锂离子电池有机正极材料的结构式为：

本发明还提供了上述锂离子电池有机正极材料的应用：将上述的锂离子电池有机正极材料与粘结剂、导电碳墨制成均匀浆料涂覆在铝箔集流体上，涂覆厚度为50-100μm；干燥后得到锂离子电池正极极片。