[發(fā)明專利]含硫醚鍵的有機高分子化合物及其用途

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710168928.0
• 申請日: 2007-12-17
• 公開（公告）號: CN101220155A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹才茂;詹立志;張靜宇;宋志平;唐靜;詹輝;周運鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: C08G75/02
• 分類號: C08G75/02;H01M4/60
• 代理公司: 武漢天力專利事務(wù)所
• 代理人: 程祥;馮衛(wèi)平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含硫醚鍵的有機高分子化合物及其用途。屬于有機高分子化學(xué)領(lǐng)域，也屬于鋰電池正極活性材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)今，小巧便攜的電子產(chǎn)品如：移動電話、mp4播放器、筆記本電腦等為人們生活學(xué)習(xí)娛樂提供了諸多的方便。而作為這些電子產(chǎn)品能源的電池起著重要的作用。體積小，質(zhì)量小，比容量大的電池可以減小電子產(chǎn)品的體積，減輕質(zhì)量，方便攜帶。在已知的負(fù)極材料中，金屬鋰具有最大的理論比容量(3861mAhg^-1)，和最負(fù)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(-3.7V)，因此鋰電池或鋰離子電池廣泛用于需要小體積和小重量電池的便攜電子產(chǎn)品。目前鋰離子電池所用的正極活性材料主要是過渡金屬的氧化物或硫化物，這些無機材料理論比容量低，一般在200Wh/Kg左右。其中主要原料鈷在地球上儲存量少、價格高。單質(zhì)硫價廉、易得、環(huán)境污染小，理論比容量高，它的缺點就是在氧化還原過程中生成S^2-，遷移到電解液中與鋰離子形成絕緣體，使電池不能工作；為了改善導(dǎo)電性加入導(dǎo)電劑，結(jié)果引起比容量的下降。20世紀(jì)80年代末，Visco等(Journal?of?Electrochemical?Society，p661-664，1989.Journal?of?Electrochemical?Society，p2570-2575，1989.)發(fā)現(xiàn)有機二硫化物可以用作鋰二次電池的正極活性材料，此后，關(guān)于有機二硫化物用于正極材料的研究引起了人們的關(guān)注，也得到了長足的發(fā)展。該類化合物的儲能主要是基于S-S鍵的斷裂和重合：S-S+2e＝2S^-。有機硫化物中性能較好的DMcT(2，5-二巰基-1，3，4-噻二唑)理論容量362Wh/Kg。雖然已報道了為數(shù)眾多的有機二硫化物，實際放電比容量一般不超過400Wh/Kg。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是提供一種含硫醚鍵的有機高分子化合物及其用途，該有機高分子化合物作為電池正極活性材料具有較高的能量密度和較好的循環(huán)性能，而且制備方法簡單。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：含硫醚鍵的有機高分子化合物，其結(jié)構(gòu)式如下：

結(jié)構(gòu)式1????結(jié)構(gòu)式2

結(jié)構(gòu)式1和結(jié)構(gòu)式2中：m，n，p，q，≥0，100≥x≥1，m+n≥1，p+q≥1，R₁、R₂、R₃或R₄為烷基、不飽和的烴基、硫羰基或芳香碳環(huán)，R₁，R₂，R₃，R₄可以相同也可以不同。

上述含硫醚鍵的有機高分子化合物可在鋰二次電池中用作正極活性材料。選用適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)和溶劑，以及由上述正極、電解質(zhì)體系、鋰負(fù)極所組裝的鋰二次電池。

一種鋰電池的制備方法，它包括下列步驟：

A活性材料的選擇：活性材料選用結(jié)構(gòu)式1，結(jié)構(gòu)式2一種或幾種，根據(jù)電池指標(biāo)和材料性能綜合考慮。

B正極片的制作：由活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑按比例混合，混練、碾壓成膜，所述的導(dǎo)電劑為碳黑，粘合劑為聚四氟乙烯或聚氧化乙烯，比例(重量比)為：活性材料∶導(dǎo)電劑∶粘合劑＝4-7∶0.1-4∶2-3；

C、電解質(zhì)選用：雙多氟代烴基亞胺磺酸鋰和/或多氟代烴基磺酸鋰如(CF₃SO₂)₂N?Li，C₄F₉SO₃Li，(C_xF_2x+1SO₂)(C_yF_2y+1)N?Li等(式中x，y≤4，為自然數(shù))；

D、采用非水溶劑∶二氧六環(huán)、二氧戊環(huán)、乙二醇二甲醚按比例0.1-2∶6-7∶2-3(重量比)的混合物。

E、組裝：在手套箱中，無水無氧條件下，把上述正極片加上聚乙烯(或乙烯丙烯共聚物)微孔隔膜后疊加到鋰片上，再裝入正方形或長方形電池外殼里。將電解質(zhì)、溶劑按混合均勻，配成電解液，注入電池殼。封裝后即成為方形或長形鋰二次電池，該電池具有100Ah/kg至900Ah/kg的放電比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。將隔膜、鋰片、隔膜、正極片依次疊加后卷成圓柱形，裝入圓柱形電池外殼，注入電解液，封裝，組裝成圓柱形電池。

本發(fā)明與背景技術(shù)相比所具有的有益效果：