[發明專利]一種具有阻燃特性的含磷共價多孔材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202110717006.0
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113444258B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 張效潔;劉曉楠;姜曉霞;吉海峰
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

1.一種具有阻燃特性的含磷共價多孔材料的制備方法，其特征為該方法包括以下步驟：

將磷酸三(4-醛基苯基)酯單體粉末與多元胺單體溶于溶劑中，置于耐熱反應管中，超聲溶解，密閉、惰性氣氛下，將反應管升溫至100～130 ⁰C下保持3~6天，待冷卻至室溫后，過濾分離，用有機溶劑洗滌后，在100～130 ⁰C條件下真空干燥12～24小時，得固體粉末，即為所制備的含磷阻燃共價多孔材料；

其中，質量比為磷酸三(4-醛基苯基)酯：多元胺=0.1～0.2：0.1～0.2； 每5～10毫升溶劑加入0.1～0.2g磷酸三(4-醛基苯基)酯；

所述的多元胺為三(4-氨基苯基)胺、1,3,5-三(4-氨基苯基)苯或者2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪。

2.如權利要求1所述的具有阻燃特性的含磷共價多孔材料的制備方法，其特征為所述的溶劑選自正丁醇、鄰二氯苯、醋酸、1,4-二氧己烷、均三甲苯、甲醇、丙酮、四氫呋喃、乙腈、乙醇中的一種或多種。

3.如權利要求1所述的具有阻燃特性的含磷共價多孔材料的制備方法，其特征為洗滌過程所用到的有機溶劑選自甲醇、四氫呋喃或者無水乙醇的一種或多種。

4.如權利要求1所述的具有阻燃特性的含磷共價多孔材料的制備方法，其特征為所述的惰性氣氛為氮氣或氬氣。

5.如權利要求1所述方法制備的含磷阻燃共價多孔材料的應用，其特征為用于鋰-硫二次電池正極活性材料。

6.如權利要求5所述的應用，其特征為包括以下步驟：

（1）硫/含磷阻燃共價多孔復合材料的制備：將所得的含磷阻燃共價多孔材料與硫粉按照質量比1：2～5充分研磨0.5～1小時，研磨后得到的混合物在氬氣的氛圍下，轉移至以聚四氟乙烯材質為內襯的水熱反應釜中，在100～200 ⁰C下熱處理12～36小時，得到硫/含磷阻燃共價多孔復合材料；

（2）鋰硫電池正極材料的制備：將上步所得的硫/含磷阻燃共價多孔復合材料與導電劑和粘結劑按質量比5～8：1：1充分研磨0.5～1小時，得到混合物料，滴加分散劑，研磨攪拌后獲得正極漿料，將漿料均勻涂覆在鋁箔基體上，涂覆厚度為15～20 mm；并將上述極片放入溫度為60～80 ⁰C的真空干燥箱中烘干12～24小時，得到鋰硫電池的正極材料；

質量比為混合物料：分散劑=7～10：1。

7.如權利要求6所述的應用，其特征為還包括復合材料的鋰硫電池器件的組裝：

在充滿氬氣的手套箱中，依次將正極殼、復合材料正極極片、高濃度鋰鹽電解液、隔膜、鋰負極、墊片、彈簧片、負極殼組裝，用壓片機制備成標準扣式電池；

所述的電池型號為CR2032或CR2025。

8.如權利要求7所述的應用，其特征為所述的導電劑為乙炔黑、Super-P、多壁碳納米管中的一種；粘結劑為LA132、聚偏氟乙烯、海藻酸鈉中的一種；分散劑為N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一種；所述的隔膜為Celgard-2400、Celgard-2325中的一種；高濃度鋰鹽電解液為1.0 M LiTFSI，體積比為1：1的DOL/DME與1.0% LiNO₃混合物或1.0 M LiSO₃CF₃，體積比為1：1的DOL/DME與2.0% LiNO₃混合物中的一種。

9.如權利要求7所述的應用，其特征為制備得到正極極片中硫/含磷阻燃共價多孔復合材料活性物質含量為1.5～2 mg/cm2。