[發明專利]一種硫化蒽基聚合物及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310062579.3
• 申請日: 2023-01-18
• 公開（公告）號: CN115975194A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 高平;陳熙
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C08G75/00
• 分類號: C08G75/00;C08G75/14;H01M4/60;H01M10/054
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

1.一種硫化蒽基聚合物，其特征在于，其結構通式如式Ⅰ所示：

所述硫化蒽基聚合物具有完整的共軛稠環蒽骨架，各蒽骨架單元通過硫鏈或直接通過稠環蒽的碳連接并被硫鏈飽和，式Ⅰ中波浪線表示各重復單元之間的連接鍵，重復單元數為2～10，所述硫鏈為＝S＝、-S-或-S-S-。

2.根據權利要求1所述的硫化蒽基聚合物，其特征在于，所述硫化蒽基聚合物僅由完整的蒽骨架部分和硫鏈組成，所述蒽骨架通過不同的方式鍵合，所述硫化蒽基聚合物具有式Ⅱ所示的結構片段：

3.權利要求1或2所述的硫化蒽基聚合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將稠環蒽和過量的升華硫混合均勻后置于反應器中，并在惰性氣氛下煅燒，然后升溫繼續進行反應以去除過量的硫，隨后冷卻至室溫得到黑色產物，即ANS聚合物。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，反應在無氧化劑和溶劑條件下進行，蒽和硫的質量比為1：(2～6)，蒽和硫的混合物使用帶蓋的剛玉坩堝盛裝。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，煅燒的條件為：從室溫加熱0.5～2h升溫至220～340℃，然后恒溫保持2～8h；升溫反應的條件為：加熱0.5～3h升溫至450～550℃，然后恒溫保持2～12h。

6.權利要求1所述的硫化蒽基聚合物作為活性材料在鎂電池正極的應用，其特征在于，包括以下步驟：所述鎂電池正極包括集流體和位于集流體至少一側表面涂覆的活性物質層；所述活性物質層中包括式Ⅰ所示的硫化蒽基聚合物；將所述的硫化蒽基聚合物和導電劑、粘結劑在溶劑中分散均勻作為正極漿料，然后均勻涂覆于集流體上并真空干燥得到鎂電池正極。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，硫化蒽基聚合物、導電劑和粘合劑的質量比為(5～9):(1～14):1；所述集流體為不銹鋼、鋁、銅、鎳基金屬或碳基體中的任意一種；所述導電劑為導電炭黑、導電石墨、碳納米管或石墨烯中的一種或兩種以上；所述粘結劑為天然粘結劑或人造粘結劑中的一種或兩種以上；所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮、乙醇、去離子水中的一種或兩種以上。

8.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，所述負極為鎂金屬、鉍金屬、金屬合金、可嵌鎂化合物或有機負極中的一種；所述隔膜為玻璃纖維隔膜、含氟聚合物類隔膜、聚酰亞胺類隔膜、聚烯烴類隔膜或聚合物-陶瓷復合隔膜中的一種；所述電解液的電解質為Mg[B(hfip)₄]₂、Mg(TFSI)₂、(MgPhCl)₂-AlCl₃、MgCl₂、MgBr₂、Mg(ClO₄)、Mg(HMDS)₂中的一種或兩種以上；電解液采用的溶劑為乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、四氫呋喃、離子液體、去離子水中的一種或兩種以上。

9.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，所述碳基體為碳布或碳紙；所述導電炭黑為乙炔黑、科琴黑或Super-P；所述導電石墨為KS-6、KS-15或SO；所述天然粘結劑為羧甲基纖維素、瓜兒豆膠、海藻酸鈉、阿拉伯膠或黃原膠；所述人造粘結劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、丁苯橡膠、聚酰胺、聚乙烯醇或聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽。

10.一種鎂二次電池，其特征在于，由權利要求6至9任一項所述的應用得到的鎂電池正極與負極、電解液、隔膜組裝而成。