【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，具体涉及一种有机聚合物电极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池是一种具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、工作温度范围广等优势的高能二次电池，被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、智能电网等领域。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分之一，对锂离子电池的能量密度和成本起着决定性作用。目前，商用的锂离子电池正极材料主要是传统的锂过渡金属氧化物和磷酸盐，如licoo2、limn2o4、lifepo4等。然而，与石墨负极(理论比容量为372mah·g-1)相比，这些正极材料的理论比容量通常较低，这已被认为是锂离子电池进一步发展最主要的瓶颈。此外，这些含有过渡金属元素(co、ni、mn等)的传统无机正极材料普遍存在价格昂贵、资源稀缺、有毒有害、可回收性差、对环境不友好等问题，从长远来看，人类可能会面临一定的资源危机。因此，为了缓解日益加剧的能源枯竭问题和适应更高能量密度的需求，开发具有更高比容量、更低成本、无毒无害的新型正极材料刻不容缓。
2、与无机材料相比，有机材料由天然丰富的元素组成，如c、h、n、o和s等，原料丰富，成本低，绿色环保，且具有灵活的分子可设计性和多个氧化还原活性中心，通常具有较高的理论比容量，被认为是低成本和可持续的锂离子电池电极材料的绝佳候选者之一。如今，包括羰基化合物、导电聚合物、有机硫化合物和有机自由基在内的有机电极材料被广泛用于锂离子电池。然而，有机电极材料通常存在易溶解于有机电解液、固有导电性差等问题，导致其实际容量较低且循环性能差，极大地限制了其实际应用。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种有机聚合物电极材料。本专利技术的目的之二在于提供上述有机聚合物电极材料的制备方法。本专利技术的目的之三在于提供上述有机聚合物电极材料的应用。本专利技术的目的之四在于提供一种锂离子电池。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
3、本专利技术第一方面提供了一种有机聚合物电极材料，有机聚合物电极材料为含三亚吡嗪结构单元的聚合物，以共轭羰基为连接基团，其结构式如式(ⅰ)所示：
4、
5、其中，r为共轭羰基。
6、优选地，所述r选自
7、中的其中一种。
8、更优选地，所述有机聚合物电极材料的结构式如下式(ⅰ)-式(ⅳ)所示：
9、
10、本专利技术第二方面提供了第一方面所述有机聚合物电极材料的制备方法，包括如下步骤：
11、三溴代三亚吡嗪单体和nh2-r-nh2单体进行聚合反应，nh2-r-nh2单体含二氨基和共轭羰基，制得所述有机聚合物电极材料。
12、优选地，所述三溴代三亚吡嗪单体是包括如下步骤的制备方法制得：环己六酮八水合物和4-溴-1,2-苯二胺进行反应，制得所述三溴代三亚吡嗪单体。
13、更优选地，所述反应的反应温度为100～140℃，反应时间为20～28h。
14、更优选地，所述环己六酮八水合物和4-溴-1,2-苯二胺的摩尔比为1：(3～4)。
15、更优选地，所述反应在保护性气氛中进行。
16、更优选地，所述环己六酮八水合物和4-溴-1,2-苯二胺在冰乙酸溶剂中进行反应，制得所述三溴代三亚吡嗪单体。
17、优选地，包括如下步骤：在钯催化剂、联苯类单膦配体和碱的存在下，三溴代三亚吡嗪单体和含二氨基和共轭羰基的单进行聚合反应，制得所述有机聚合物电极材料。
18、更优选地，所述钯催化剂选自pd(dba)2、pd(oac)2中的一种或其组合。
19、更优选地，所述钯催化剂与三溴代三亚吡嗪单体的摩尔比为(0.03～0.1)：1。
20、更优选地，所述联苯类单膦配体选自xphos、ruphos、tbuxphos、sphos、xphos、johnphos中的一种或多种。
21、更优选地，所述联苯类单膦配体与三溴代三亚吡嗪单体的摩尔比为(0.08～0.15)：1。
22、更优选地，所述碱选自t-buok、t-buona中的一种或其组合。
23、更优选地，所述碱与三溴代三亚吡嗪单体的摩尔比为(2～4)：1。
24、优选地，所述聚合反应在保护性气氛下进行。
25、更优选地，所述保护性气氛的组成包括氮气、氦气和氩气中的至少一种。
26、优选地，所述聚合反应的反应温度为100～140℃。
27、更优选地，所述聚合反应的反应温度为110～130℃。
28、优选地，所述聚合反应的反应时间为72～120h。
29、更优选地，所述聚合反应的反应时间为84～108h。
30、进一步优选地，所述聚合反应的反应时间为90～102h。
31、优选地，所述三溴代三亚吡嗪单体与含二氨基和共轭羰基的单体的摩尔比1：(1～2)。
32、更优选地，所述三溴代三亚吡嗪单体与含二氨基和共轭羰基的单体的摩尔比1：(1.3～1.7)。
33、优选地，所述聚合反应在溶剂中进行，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、thf、dme、1，4-二氧六环、dmf、nmp、dmso中的一种。
34、优选地，还包括如下步骤：聚合反应后，加入稀盐酸和四氢呋喃并搅拌4～6个小时。
35、本专利技术第三方面提供了第一方面所述有机聚合物电极材料在锂离子电池中的应用。
36、本专利技术第四方面提供了一种锂离子电池，包括正极与负极；所述正极的活性材料包括第一方面所述的有机聚合物电极材料。
37、优选地，所述正极是由如下步骤的制备方法制得：将所述有机聚合物电极材料、导电添加剂和粘结剂在溶剂中分散均匀，并均匀涂覆于集流体上，干燥制成正极电极膜，制得正极。
38、本专利技术的有益效果是：
39、本专利技术提供了一种有机聚合物电极材料，该材料是由芳香胺连接而成的基于六氮杂萘基和共轭羰基的有机共轭聚合物，该有机正极材料含有富氮共轭结构，含有丰富的c＝n和c＝o基团作为储锂的活性位点，具有优异的结构稳定性和高理论比容量，其理论比容量大于300mah·g-1。利用本专利技术所提供的有机聚合物电极材料应用于锂离子电池正极时，其实现了高比容量、良好的倍率性能和循环性能，有望应用于下一代可持续、环境友好、高能量密度的储能电池领域中。
40、具体来说，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点：
41、(1)本专利技术提供的有机聚合物有机电极材料是不含过渡金属的有机聚合物材料，原料丰富，成本低，绿色环保，且具有灵活的分子可设计性和多个氧化还原活性中心。
42、(2)本专利技术提供的有机聚合物电极材料，具有π-共轭体系和类聚苯胺的结构，有利于扩展π电子离域，有利于电子的快速转移，从而提高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种有机聚合物电极材料，其特征在于，所述有机聚合物电极材料为含三亚吡嗪结构单元的聚合物，以共轭羰基为连接基团，其结构式如式(Ⅰ)所示：
2.根据权利要求1所述的有机聚合物电极材料，其特征在于，所述R选自
3.权利要求1或2所述的有机聚合物电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的有机聚合物电极材料的制备方法，其特征在于，所述三溴代三亚吡嗪单体是包括如下步骤的制备方法制得：环己六酮八水合物和4-溴-1,2-苯二胺进行反应，制得所述三溴代三亚吡嗪单体。
5.根据权利要求3所述的有机聚合物电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求3所述的有机聚合物电极材料的制备方法，其特征在于，所述聚合反应在保护性气氛下进行。
7.根据权利要求3所述的有机聚合物电极材料的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的反应温度为100～140℃。
8.根据权利要求3所述的有机聚合物电极材料的制备方法，其特征在于，所述三溴代三亚吡嗪单体与含二氨基和共轭羰基的单体的摩尔比1：(1
9.权利要求1或2所述的有机聚合物电极材料在锂离子电池中的应用。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极与负极；所述正极的活性材料包括权利要求1或2所述的有机聚合物电极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种有机聚合物电极材料，其特征在于，所述有机聚合物电极材料为含三亚吡嗪结构单元的聚合物，以共轭羰基为连接基团，其结构式如式(ⅰ)所示：
2.根据权利要求1所述的有机聚合物电极材料，其特征在于，所述r选自
3.权利要求1或2所述的有机聚合物电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的有机聚合物电极材料的制备方法，其特征在于，所述三溴代三亚吡嗪单体是包括如下步骤的制备方法制得：环己六酮八水合物和4-溴-1,2-苯二胺进行反应，制得所述三溴代三亚吡嗪单体。
5.根据权利要求3所述的有机聚合物电极材料的制备方法，其特征在于，包...
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