[发明专利]一种基于有机氟高分子的无机-有机复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于有机氟高分子的无机‑有机复合材料的制备方法，包括：(1)将胺基类单体和醛基类单体混合，然后加入均三甲苯和二恶烷，在烘箱中反应，得到富苯环有机氟高分子材料；其中，所述醛基类单体为2,3,5,6‑四氟对苯二甲醛；(2)将高锰酸钾水溶液与富苯环有机氟高分子材料按混合，搅拌均匀得到分散液，然后转移至油浴中进行还原反应，得到基于有机氟高分子的无机‑有机复合材料。作为锂离子电池的电极材料，本发明中基于有机氟高分子的无机‑有机复合材料电化学性能优异，且可进一步改性组装，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池电极材料领域，特别涉及一种基于有机氟高分子的无机-有机复合材料的制备方法。

背景技术

目前，普遍应用于锂离子电池的负极材料大多聚焦于石墨。然而，随着锂离子电池在手机、新能源汽车等储能设备中的普遍应用，所需要储能设备提供的能量已经远远超过石墨的理论容量(372mA·h·g^-1)。因此，富含大量有机官能团的有机化合物引起了广泛地关注。

首先，有机化合物含有大量官能团，例如羰基(C＝O)，亚胺基(C＝N)和苯基等，可以与锂离子发生可逆的氧化还原反应，从而提供优异的可逆容量；其次，有机化合物主要由C、N、O等轻元素通过共价键连接形成，相比于纯无机氧化物或过渡金属盐而言，对环境非常友好，属于绿色材料。因此，有机材料已经被证实是十分有前景的电极候选材料。

然而，对于目前广泛研究的小分子有机材料而言，由于分子量较小，其在电池体系中十分容易溶解于有机电解液，造成容量的急剧衰减；而对于大分子有机聚合物而言，由于合成过程中分子结构的堆积，有机官能团不能很好地暴露在反应体系中，从而导致纯有机聚合物的可逆容量非常小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于有机氟高分子的无机-有机复合材料的制备方法，克服了现有技术中有机小分子材料极易溶解而聚合物材料易于堆叠的现状，并且发现了苯环分子的六电子的储能潜力。

本发明提供了一种基于有机氟高分子的无机-有机复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将胺基类单体和醛基类单体按摩尔比1:2-2:1混合，然后加入均三甲苯和二恶烷，放入120-150℃的烘箱中反应24-72h，得到富苯环有机氟高分子材料；其中，所述醛基类单体为2,3,5,6-四氟对苯二甲醛；

(2)将高锰酸钾水溶液与富苯环有机氟高分子材料按质量比为3:1-1:1混合，搅拌均匀得到分散液，然后转移至油浴中进行还原反应，得到基于有机氟高分子的无机-有机复合材料。

所述步骤(1)中的胺基类单体为1,3,5-三(4-氨基苯基)苯和三(4-氨基苯基)胺中的一种或几种。

所述步骤(1)中的胺基类单体与均三甲苯和二恶烷的用量比为0.1-0.3mmol:2.5-7.5mL:2.5-7.5mL。

所述步骤(1)中的反应产物先进行洗涤，然后进行索氏提取以及在60-80℃下烘干，得到富苯环有机氟高分子材料。

所述索氏提取选用的溶剂是四氢呋喃，索氏提取温度为80-100℃，索氏提取时间为24-48h。

所述富苯环有机氟高分子材料的苯环数为每两个单体连接单元含有4-5个苯环。

所述步骤(2)中的高锰酸钾水溶液的浓度为0.1～1.0mg/mL。

所述步骤(2)中的还原反应温度为25-45℃，反应时间为0.5-6h。

所述步骤(2)中得到的基于有机氟高分子的无机-有机复合材料在锂离子电池电极材料中的应用。