[發(fā)明專利]一種卟啉化合物及其制備方法和在二次電池正極材料中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011363313.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN112480131B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高平;伍星;譚松庭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號(hào): C07D487/22
• 分類號(hào): C07D487/22;H01M4/60;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

1.一種卟啉化合物作為活性材料在堿金屬或堿土金屬離子二次電池正極材料中的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：將卟啉化合物與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑在溶劑中充分研磨均勻，得到正極漿料，然后將其涂抹在集流體上，真空干燥處理后作為正極，再與負(fù)極、鋰離子電解液、隔膜在惰性氣氛圍下組裝成電池，所述負(fù)極為堿金屬、堿土金屬或可嵌化合物中的一種；

所述的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電炭黑、碳納米管和石墨烯中的一種或兩種以上組成的混合物；所述粘結(jié)劑為聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、聚偏氟乙烯和聚氨酯中的一種或兩種以上組成的混合物；所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮或去離子水；所述集流體為不銹鋼箔、鋁箔、銅箔、鎳箔中的一種；

所述電解液的電解質(zhì)為六氟磷酸鋰即LiPF₆、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰即LiTFSI、雙氟磺酰亞胺鋰即LiFSI、高氯酸鋰即LiClO₄、二草酸硼酸鋰即LiBOB中的一種或兩種以上組成的混合物，所述電解液的溶劑分子為碳酸乙烯酯即EC,碳酸丙烯酯即PC,碳酸二甲酯即DMC,碳酸二乙酯即DEC中的一種或者兩種及以上混合物；所述堿金屬的離子為鋰、鈉、鉀中的一種；所述堿土金屬的離子鎂、鈣的一種；所述的可嵌化合物為金屬硫化物、金屬氧化物或碳基材料中的一種或兩種以上；

所述卟啉化合物的結(jié)構(gòu)通式如下：

所述卟啉化合物的制備過程如下：

(1)化學(xué)結(jié)構(gòu)式為a的中間體的合成：

用氬氣將500mL吡咯脫氣15分鐘，然后在氬氣氣氛下加入15mL的噻吩-2-甲醛，將混合物冷卻至0℃后，加入1mL CF₃COOH然后除去冰浴，并將反應(yīng)攪拌30分鐘，反應(yīng)完成后，通過減壓蒸餾除去未反應(yīng)的吡咯，殘余物通過柱色譜法純化，得到灰黃色固體a；

(2)化學(xué)結(jié)構(gòu)式為b的中間體的合成：

將化合物a和3-三甲基甲硅烷基丙炔醛3.175g加入到1.2L二氯甲烷中，并將該混合物在0℃下用氬氣脫氣，加入三氟化硼乙醚0.75mL，并將反應(yīng)攪拌30分鐘，然后加入2，3-二氯-5，6-二氰基-1，4-苯醌6.78g，并將反應(yīng)攪拌30分鐘，反應(yīng)完成后，使混合物通過硅膠粉上的短柱色譜，過柱后液體在減壓下濃縮，殘留物再次通過短柱色譜純化，重結(jié)晶后，獲得深紫色固體b；

(3)化學(xué)結(jié)構(gòu)式為c的中間體的合成:

將Cu(OAc)₂ 0.399g添加至化合物b0.333g在50mL THF，50mL DCM和5mL Et₃N的混合物中的溶液，將反應(yīng)混合物在室溫?cái)嚢?2小時(shí)，然后倒入150mL水中，并用DCM 150mL萃取，減壓濃縮DCM溶液，并使殘余物通過短柱色譜，真空除去溶劑后，獲得深紫色固體c；

(4)化學(xué)結(jié)構(gòu)式為d的中間體的合成:

將化合物c 0.208g在氬氣氣氛下于0℃溶解于THF 50mL中，然后加入四丁基氟化銨0.174g中，30分鐘后，將反應(yīng)混合物倒入50mL MeOH中，過濾沉淀物，并用100mL MeOH洗滌，收集產(chǎn)物，得到深紫色固體CuDETP。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，正極漿料中，卟啉化合物含量為30-90％，導(dǎo)電劑的含量為5-60％，粘結(jié)劑的含量為5-10％，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的金屬硫化物為MoS₂、TiS₂、FeS₂、CoS₂、CuS、NiS₂、VS₂中的一種或兩種以上，所述金屬氧化物為Fe₂O₃、Fe₃O₄、TiO₂、Co3O4、NiO、CuO、ZnO中的一種或兩種以上，所述的碳基材料為石墨、硬碳、軟碳、石墨烯或改性石墨烯。