[發明專利]一種有機聚合物、其合成方法及在制備超高性能鋰電池負極上的應用

有效

• 申請號: 201810908801.6
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN108976415B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 康紅衛;石磊;崔焱;王陽
• 申請（專利權）人: 黃河科技學院
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;H01M4/62
• 代理公司: 鄭州博派知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41137
• 代理人: 方燕玉

本發明公開了一種有機聚合物、其合成方法及在制備超高性能鋰電池負極上的應用。該負極材料易于合成，成本低廉,性能穩定。作為負極材料，在200 mA g^?1充放電速率下循環400圈容量保持1700mAh g^?1以上;在1A/G大電流充放電下，容量高于760 mAh g^?1。有望代替傳統的石墨負極材料，制備高性能鋰離子電池。

技術領域

本發明涉及本發明是一種高性能的鋰離子電池負極材料，尤其是涉及一種有機聚合物、其合成方法及在制備超高性能鋰電池負極上的應用。

背景技術

傳統化石能源的枯竭及環境污染使得人們對清潔能源的需求越來越大。近幾年來，作為綠色可持續能源的杰出代表，鋰離子電池受到的關注日益增加。從宏觀角度來說,鋰電池的研究寄托著國家能源振興戰略的重任。然而就目前的發展水平來說，鋰離子的性能指標與實際應用要求還有很大差距。比如，廣泛應用的鋰離子負極材料—石墨材料理論容量上限僅僅為372mAh/g，而且也大電流充放電性能也不高。因此制備高容量、大電流充放電的鋰電池負極材料是近幾年研究工作的核心問題之一，是解決目前鋰離子電池瓶頸問題的關鍵。

為解決上述問題，人們進行一系列的研究，關注點多集中在組合材料領域。申請號為200980147980.5的中國專利提供了充放電循環特性優異的鋰二次電池負極用炭材料、鋰二次電池負極及使用該負極的鋰二次電池。本發明的鋰二次電池負極用炭材料的特征在于，包含：復合顆粒，其由能吸貯·釋放鋰離子的含硅顆粒和包圍該含硅顆粒的樹脂炭材料構成，所述含硅顆粒含有硅的合金、氧化物、氮化物或碳化物；和網狀結構體，其由結合于該復合顆粒的表面且包圍該復合顆粒的納米纖維和/或納米管構成，其中，該網狀結構體含有硅。申請號為201710540524.3的中國專利開了一種復合型鋰電池負極材料及其制備方法和鋰電池負極、鋰電池，所述復合型鋰電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：將含有錫源、硫源、石墨烯衍生物、表面活性劑和堿源的溶液在160～240℃下進行水熱反應，得到復合型鋰電池負極材料。這兩篇專利從能源利用和循環方面為鋰電池的發展提供新的思路，但所得電極材料所得電池充放電的速度和容量沒有明顯提升。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是針對現有技術的不足和鋰離子電池發展的需要，提供一種超高性能負極材料的制備方法。該材料在200mAg^-1充放電速率下循環400圈容量保持1700mAh g^-1以上，在1000mAg^-1的充放電速率下循環400圈容量不低于760mAh g^-1。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種聚合物PAT，是由2,6二氨基蒽醌與三聚氯氰在堿得作用下反應，其結構如下，

所述的聚合物的制備方法，包括如下步驟：將1當量2,6二氨基蒽醌、0.5-3.0當量的三聚氯氰和1.0-20當量的堿加入到溶劑中，加熱,N₂保護下，反應24-100h，經純化處理，得聚合物；為提高聚合物的聚合度，反應溶劑采用高沸點溶劑，堿采用碳酸鹽；其反應式如下：

進一步地，所述堿為碳酸鈉、碳酸鉀。

進一步地，所述溶劑為DMF或者DMSO，反應溫度為80-140攝氏度。

進一步地，所述純化方法為索氏提取，所用溶劑為乙醇、乙腈與二氯甲烷的混合溶劑。

所述聚合物在制備超高性能鋰電池負極上的應用，包括如下步驟：PAT、導電炭黑、粘合劑按照一定的重量比混合，制備成鋰電池負極材料；具體為PAT：炭黑：粘結劑60:25:15-80:10:10；所述粘結劑為PVDF。

本發明的有益效果是：