[发明专利]一种金属配位聚合物有机正极材料及其制备方法

说明书

本申请涉及电极材料领域，尤其涉及一种金属配位聚合物有机正极材料及其制备方法。所述有机正极材料的成分包括金属配位聚合物，所述金属配位聚合物中的金属离子，所述金属配位聚合物中的有机基团包括腈基和六氮杂三亚苯基中至少一种。通过金属离子与含氮类有机物络合形成金属有机配位聚合物，可以极大程度抑制有机小分子的衰减，可以进一步赋予这种配位聚合物极强的循环稳定性和导电性能，在0.1C(40mA g‑supgt;1/supgt;)电流密度下循环200圈后依然分别保持高的容量。

技术领域

本申请涉及电极材料领域，尤其涉及一种金属配位聚合物有机正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池(LIB)由于其独特的优势已成为储能系统的主要选择之一。然而，LIB中使用的无机正极材料因为成本昂贵、环境不友好和理论容量低的严重限制。

相比之下，有机正极材料由于它们在自然界中含量丰富，具有高氧化还原活性、比容量和可调分子结构，被认为可作为无机材料的非常有应用前景的替代品。有机正极材料被分为羰基化合物、有机硫化和有机小分子正极材料，在物、有机自由基化合物、亚胺化合物和偶氮化合物等种类。在有机电极材料，尤其是投入使用前仍然具体许多问题，例如在电解质中严重的溶解问题，这将导致锂电池较差的循环寿命，严重影响其电化学性能。

发明内容

本申请提供了一种金属配位聚合物有机正极材料及其制备方法，以解决有机正极材料循环寿命差的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种含金属配位聚合物有机正极材料，其特征在于，所述有机正极材料的成分包括金属配位聚合物，所述金属配位聚合物中的有机基团包括腈基和六氮杂三亚苯基中至少一种。

可选的，所述金属配位聚合物负载于氧化石墨烯，所述金属配位聚合物中的金属离子包括钴离子、钛离子、锌离子和镍离子中至少一种。

可选的，所述有机基团与所述金属离子的摩尔比为1:1-10。

可选的，所述有机基团与所述氧化石墨烯质量比为8-30:1。

第二方面，本申请提供了一种所述的有机正极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

将含六氮杂三亚苯基的有机物和/或含腈基的有机物、金属离子和有机溶剂混合，进行超声溶解，得到待反应溶液；

将所述待反应溶液进行加热并反应，得到反应产物；

将所述反应产物进行冷却、清洗和干燥，得到有机正极材料。

可选的，所述将含六氮杂三亚苯基的有机物和/或含腈基的有机物、金属离子和有机溶剂混合，还包括将氧化石墨烯分散于有机溶剂。

可选的，所述有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和N,N-二甲基乙酰胺。

可选的，所述加热的温度为90-200℃，所述加热的时间为20-48小时。

可选的，所述清洗的溶剂包括DMF和乙醇。

可选的，所述干燥的温度为60-100℃，所述干燥的时间为22-30小时。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的金属配位聚合物，所述金属配位聚合物中的有机基团包括腈基和六氮杂三亚苯基中至少一种；通过金属离子与含氮类有机物的络合形成金属有机配位聚合物，可以极大程度抑制有机小分子的衰减，可以进一步赋予这种配位聚合物极强的循环稳定性和导电性能，在0.1C(40mAg^-1)电流密度下循环200圈后依然分别保持高的容量。与传统聚合不同，这种金属配位聚合物可以构建内部的开放框架以保证有机配体氧化还原活性位点充分发挥作用。

附图说明