[發明專利]一種配位聚合物的合成及其在鋰離子電池負極材料中的應用

有效

• 申請號: 201710831006.7
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107665993B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 師唯;杜佳;程鵬
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H01M4/60
• 分類號: H01M4/60;H01M4/137;H01M10/04;H01M10/0525
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 侯力

1.一種配位聚合物[Ni(PBIM)(OH-BDC)]_n的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)：合成配合物：將四水合醋酸鎳、2,2'-吡啶基苯并咪唑、5-羥基間苯二甲酸和三乙胺按照摩爾比為5：1：2：1溶解于體積比為1：3的甲醇和水的混合溶液中混合均勻，得到混合液，將混合液置于密封不銹鋼反應釜中，加熱至120攝氏度反應3天，反應結束后降至室溫，得到配合物晶體；

步驟(2)：取步驟(1)得到的配合物晶體于玻璃片上，在單晶儀上進行測量，得到晶體數據，利用Olex-2軟件進行數據分析，解析晶體結構，化學式為[Ni(PBIM)(OH-BDC)]_n，式中：n為1到正無窮的自然數，利用Diamond軟件進行結構圖繪制；其中PBIM為2,2'-吡啶基苯并咪唑，OH-BDC為5-羥基間苯二甲酸。

2.根據權利要求1中所述的配位聚合物的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)的具體操作如下：取步驟1中得到的配合物晶體于玻璃片上，在顯微鏡下挑選尺寸為0.3*0.5*0.5mm透明無裂紋形狀規則的晶體，在Supernova型X射線單晶衍射儀上進行測量，使用經過石墨單色器單色化的的Mo-Kα射線為入射輻射源，以掃描方式收集衍射點，經過最小二乘法修正坐標及其各向異性參數，氫原子的位置由理論加氫得到，所有的解析和精修都是通過SHELXL-97程序完成；結合元素分析，熱重分析，以及Olex-2軟件進行數據單晶衍射數據分析，來確定該配位聚合物的最終分子式，結果表明:該配位聚合物材料的結構式為[Ni(PBIM)(OH-BDC)]_n，屬于單斜晶系，空間群P21/n，晶胞參數為α＝γ＝90°，β＝96.123(4)°，晶胞體積為Z＝4，Dc＝1.649g/cm³，其中每個金屬Ni均為六配位結構，分別與來自2,2'-吡啶基苯并咪唑的兩個氮和來自兩個5-羥基間苯二甲酸上的四個氧配位，配合物呈現出一維之字鏈狀結構，鏈間通過氫鍵弱相互作用連接成三維結構。

3.權利要求1所述方法合成的配合物[Ni(PBIM)(OH-BDC)]_n作為負極材料在制備電極片中的應用，其特征在于，包括以下步驟：稱取權利要求1所述方法合成的配合物晶體[Ni(PBIM)(OH-BDC)]_n在真空烘箱中60攝氏度干燥，烘干8小時；以6:3:1的質量比稱取上述烘干后的配合物，導電劑ketjen black和粘結劑聚偏氟乙烯研磨混合均勻，用溶劑N-甲基吡咯烷酮調成漿狀，涂在銅箔上，真空80攝氏度干燥12小時，切片得到圓形電極片；應用到鋰離子電池負極材料中。

4.權利要求3制備的電極片在鋰離子電池制備中的應用，其特征在于，包括以下步驟：采用鋰片為對電極，Celgard 2400膜為隔膜，1mol/L的六氟合磷酸鋰(LiPF₆)為電解質，體積比碳酸乙烯酯(EC):碳酸二乙酯(DEC)＝1:1為溶劑的電解液，以權利要求3制備的電極片為負極組裝鋰離子紐扣電池，電池型號為CR2032。