一种醌类有机正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种醌类有机正极材料及其制备方法和应用，该有机正极材料是一种具有特定分子结构的聚(醌

【技术实现步骤摘要】
一种醌类有机正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种醌类有机正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]有机正极材料结构丰富、来源广泛，是构建绿色低碳离子电池较为理想的新兴储能材料，发展有机正极材料契合当今可持续理念和应用趋势，是实现高效清洁储能的重要手段。其中，醌类有机正极材料具有氧化还原可逆性好、理论比容量高、结构易于设计等优点，有望成为离子电池理想的正极材料，在能量存储和转换方面有着巨大的应用潜力。
[0003]目前，已有多种结构的醌类有机正极材料在锂离子、钠离子和钾离子等电池中表现出较好的电化学性能，然而在多价离子电池中应用的醌类有机正极材料结构却少有报道。尤其是在多价离子电池中，醌类有机正极材料的比容量利用率和倍率等电化学性能并不理想，如实际比容量低、在连续的充放电过程中容量衰减快速等。开发结构更适合于多价离子嵌脱的醌类有机正极材料对推动其高性能发展和应用至关重要。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种醌类有机正极材料及其制备方法和应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种醌类有机正极材料，该有机正极材料的结构式为：
[0007]其中，n为大于等于1的自然数。
[0008]本专利技术还提供一种该醌类有机正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：取1,4二氨基蒽醌和1,4苯醌溶于反应溶剂A中，加热进行加成反应；待反应结束并冷却后进行抽滤，获得滤饼；用洗涤溶剂对所述滤饼进行洗涤后干燥，获得有机正极材料。
[0009]进一步的，该方法具体包括以下步骤：按每克1,4二氨基蒽醌与1.1克～2.3克1,4苯醌的溶于5mL～200mL的反应溶剂A的比例，取1,4二氨基蒽醌和1,4苯醌溶于反应溶剂A中，于60℃～150℃下反应6h～48h；待反应结束并冷却后进行抽滤，获得滤饼；用洗涤溶剂对所述滤饼洗涤2次～10次后干燥得到黑色固体粉末，即得所述有机正极材料。
[0010]进一步的，所述反应溶剂A为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺或四氢呋喃。
[0011]本专利技术也提供该醌类有机正极材料的另一种制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：取1,4二氨基蒽醌和2,5
‑
二氯
‑
1,4苯醌溶于反应溶剂B中，然后在惰性气体保护
下加热进行缩合反应；待反应结束并冷却后进行抽滤，获得滤饼；用洗涤溶剂对所述滤饼进行洗涤后干燥，获得有机正极材料。
[0012]进一步的，该方法具体包括以下步骤：按每克1,4二氨基蒽醌与0.5克～1.3克2,5
‑
二氯
‑
1,4苯醌的溶于5mL～200mL的反应溶剂B的比例，取1,4二氨基蒽醌和2,5
‑
二氯苯醌溶于反应溶剂B中，然后在惰性气体保护下于60℃～150℃下反应6h～48h；待反应结束并冷却后进行抽滤，获得滤饼；用洗涤溶剂对所述滤饼洗涤2次～10次后干燥得到黑色固体粉末，即得所述醌类有机正极材料。
[0013]进一步的，所述反应溶剂B为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺或N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0014]进一步的，所述惰性气体为氮气、氦气或氩气。
[0015]进一步的，所述洗涤溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、四氢呋喃、N,N
‑
二甲基甲酰胺、水中的一种或多种。
[0016]本专利技术也提供如上述的醌类有机正极材料在离子电池领域的应用。
[0017]相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案至少具有以下优点：
[0018]本专利技术提供一种醌类有机正极材料及其制备方法和应用，该有机正极材料是一种具有特定分子结构的聚(醌
‑
蒽醌)类聚合物，难溶于电解液，有效抑制活性物质损失。其制备方法简单可行，制得的有机正极材料也适合嵌入多价离子，可以应用于多价离子电池中，如在锌离子电池应用中，本专利技术的有机正极材料具有良好的循环伏安、倍率和长循环性能，在0.02A g
‑
1电流密度下放电比容量可以达到156mAh g
‑1。
附图说明
[0019]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0020]图1为本专利技术实施例1所制备的醌类有机正极材料的X射线衍射图；
[0021]图2为本专利技术实施例1所制备的醌类有机正极材料的热重曲线图；
[0022]图3为本专利技术实施例1所制备的醌类有机正极材料的红外光谱图；
[0023]图4为本专利技术实施例1所制备的醌类有机正极材料在锌离子电池在10mV s
‑1扫速下的循环伏安曲线图；
[0024]图5为本专利技术实施例1所制备的醌类有机正极材料在锌离子电池在0.02A g
‑1、0.03A g
‑1、0.05A g
‑1、0.1A g
‑1、0.2A g
‑1、0.3A g
‑1、0.5A g
‑1、1A g
‑1、2A g
‑1、3A g
‑1、5A g
‑1和0.02A g
‑1电流密度下的倍率性能。
[0025]图6为本专利技术实施例1所制备的醌类有机正极材料在锌离子电池中在0.1A g
‑1电流密度下的长循环性能。
具体实施方式
[0026]由
技术介绍
可知，目前的射频前端存在整体尺寸较大且成本较高的问题。
[0027]本专利技术提供一种醌类有机正极材料，该有机正极材料的结构式为：
[0028]其中，n为大于等于1的自然数。
[0029]本专利技术还提供一种该醌类有机正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：取1,4二氨基蒽醌和1,4苯醌溶于反应溶剂A中，加热进行加成反应；待反应结束并冷却后进行抽滤，获得滤饼；用洗涤溶剂对所述滤饼进行洗涤后干燥，获得有机正极材料。
[0030]该反应的合成路线图如下：
[0031][0032]进一步的，该方法具体包括以下步骤：按每克1,4二氨基蒽醌与1.1克～2.3克1,4苯醌的溶于5mL～200mL的反应溶剂A的比例，取1,4二氨基蒽醌和1,4苯醌溶于反应溶剂A中，于60℃～150℃下反应6h～48h；待反应结束并冷却后进行抽滤，获得滤饼；用洗涤溶剂对所述滤饼洗涤2次～10次后干燥得到黑色固体粉末，即得所述醌类有机正极材料。
[0033]进一步的，所述反应溶剂A为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺或四氢呋喃。
[0034]本专利技术也提供该有机正极材料的另一种制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：取1,4二氨基蒽醌和2,5
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种醌类有机正极材料，其特征在于，该有机正极材料的结构式为：其中，n为大于等于1的自然数。2.根据权利要求1所述的醌类有机正极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：取1,4二氨基蒽醌和1,4苯醌溶于反应溶剂A中，加热进行加成反应；待反应结束并冷却后进行抽滤，获得滤饼；用洗涤溶剂对所述滤饼进行洗涤后干燥，获得有机正极材料。3.根据权利要求2所述的醌类有机正极材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：按每克1,4二氨基蒽醌与1.1克～2.3克1,4苯醌的溶于5mL～200mL的反应溶剂A的比例，取1,4二氨基蒽醌和1,4苯醌溶于反应溶剂A中，于60℃～150℃下反应6h～48h；待反应结束并冷却后进行抽滤，获得滤饼；用洗涤溶剂对所述滤饼洗涤2次～10次后干燥得到黑色固体粉末，即得所述有机正极材料。4.根据权利要求3所述的醌类有机正极材料的制备方法，其特征在于，所述反应溶剂A为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺或四氢呋喃。5.根据权利要求1所述的醌类有机正极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：取1,4二氨基蒽醌和2,5
‑
二氯
‑
1,4苯醌溶于反应溶剂B中，然后在惰性气体保护下加热进行缩合反应；待反应结束并冷却后...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，郭晨晓，王景民，王丽秋，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：