【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机电池，具体涉及到一种嗪醌杂化物作为负极材料的应用及水系有机电池。
技术介绍
1、锂离子电池已广泛用于便携式电子产品、电动汽车和电网储能系统。然而，锂资源稀缺、地理分布不均、成本高和安全风险严重限制了其在大型储能系统重的应用。在各种新型可充电电池中，水系电池近年来因其固有的安全性、低成本、易制备和环保性而受到广泛关注。
2、传统的水系电池包括镍氢电池、铅酸电池、镍铬电池等。在这些电池中电极材料起到至关重要的作用，因为它们将决定电池的能量密度以及循环性能。目前为止，水系电池中各种无机电极材料已经被广泛研究，但是其溶解和结构变化的因素，导致大多数材料的循环性能欠佳。与无机材料相比，有机材料在氧化还原过程中重排化学键，在一定程度上避免了结构的崩溃。此外，与有机材料的刚性结构不同，有机分子结构表现出极大的灵活性，促进了不同价态载流子的承载能力。近年来，越来越多的研究人员考虑到有机材料的结构多样性以及资源可持续性的优点，提出了很多有机材料(如嗪类材料、醌类材料、导电聚合物等)用于水系锌电、水系锂电、水系铝电等。
3、尽管如此，水系电池的发展仍处于早期阶段，仍有一些问题需要解决：1)大多数有机材料的实际应用受到昂贵的原材料、复杂的合成和低产量的限制；2)大多数情况下，高能量密度和良好的循环性能无法同时获得。因此为了促进水系有机电池的实际应用，仍需探索易于合成、高能量密度以及耐用的有机材料。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方
2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
3、因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种嗪醌杂化物作为负极材料的应用。其中，所述嗪醌杂化物的结构式如式ⅰ所示；
4、
5、作为本专利技术所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用的一种优选方案，其中：所述嗪醌杂化物的制备方法包括，
6、2,5-二羟基-1,4-苯醌与邻苯二胺按1：4的摩尔比混合均匀得到混合物；
7、混合物于n2氛围下15～200℃加热反应4～6h；
8、冷却到室温后，分别用去离子水和丙酮将产物洗涤数次，80℃真空干燥18～24h，得到中间产物5,12-二氢喹诺并[2,3-b]吩嗪(dhtap)；
9、将dhtap加入浓度为3～5mol/l的硫酸溶液，缓慢加入k2cro7，dhtap与k2cro7的摩尔比为1：4，80℃下搅拌4h，在冰水中冷却得到最终产物；
10、将最终产物用去离子水和丙酮洗涤数次，过滤，真空干燥得到嗪醌杂化物，作为水系有机电池的负极材料。
11、作为本专利技术所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用的一种优选方案，其中：所述负极材料的制备方法包括，
12、将嗪醌杂化物与导电剂、粘结剂混合；
13、加入异丙醇研磨均匀，真空干燥、碾压、裁成薄片并压在泡沫镍集流体上，真空干燥后得到有机负极材料。
14、作为本专利技术所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用的一种优选方案，其中：所述嗪醌杂化物、导电剂、粘结剂的质量比为5-7：3-5：1。
15、作为本专利技术所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用的一种优选方案，其中：所述导电剂为科琴黑、碳纳米管、氧化石墨烯、导电炭黑、活性碳。
16、作为本专利技术所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用的一种优选方案，其中：所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯二氧噻吩。
17、作为本专利技术所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用的一种优选方案，其中：所述真空干燥温度为40～80℃，时间为20～60min。
18、本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种水系有机电池，其特征在于，将所述的负极材料作为负极，将商业化烧结镍作为正极，电解液为koh溶液，添加隔膜，构建成水系有机电池。
19、作为本专利技术所述的水系有机电池的一种优选方案，其中：所述隔膜包括聚苯并咪唑、pp/pe。
20、作为本专利技术所述的水系有机电池的一种优选方案，其中：所述水系有机电池循环寿命为5000次以上。
21、本专利技术有益效果：
22、(1)本专利技术所采用的负极为嗪醌杂化物(tapq)，相比于应用于现有水系有机电池的嗪类材料具有更高的放电容量，同时相比于醌类材料具有更高的循环寿命；
23、(2)tapq有机负极和商业化烧结镍正极组建的水系有机电池具有循环寿命长、输出电压高等优势，且原料来源广泛、价格低廉，能够有效解决现有水系电池低能量密度、循环寿命短的问题，有助于推动水系电池在大规模储能领域的应用。
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1.一种嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述嗪醌杂化物的结构式如式Ⅰ所示；
2.如权利要求1所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述嗪醌杂化物的制备方法包括，
3.如权利要求1所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述负极材料的制备方法包括，
4.如权利要求3所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述嗪醌杂化物、导电剂、粘结剂的质量比为5-7：3-5：1。
5.如权利要求3所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述导电剂包括科琴黑、碳纳米管、氧化石墨烯、导电炭黑、活性碳。
6.如权利要求3所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯二氧噻吩。
7.如权利要求3所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述真空干燥温度为40～80℃，时间为20～60min。
8.一种水系有机电池，其特征在于：将权利要求1～7任一所述的负极材料作为负极，将商业化烧结镍作为正极，电解液为KOH溶液，添加隔膜，构建
9.如权利要求8所述的水系有机电池，其特征在于：所述隔膜包括聚苯并咪唑、PP/PE。
10.如权利要求8所述的水系有机电池，其特征在于：所述水系有机电池循环寿命为5000次以上。
...【技术特征摘要】
1.一种嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述嗪醌杂化物的结构式如式ⅰ所示；
2.如权利要求1所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述嗪醌杂化物的制备方法包括，
3.如权利要求1所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述负极材料的制备方法包括，
4.如权利要求3所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述嗪醌杂化物、导电剂、粘结剂的质量比为5-7：3-5：1。
5.如权利要求3所述的嗪醌杂化物作为负极材料的应用，其特征在于：所述导电剂包括科琴黑、碳纳米管、氧化石墨烯、导电炭黑、活性碳。
6.如权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐彬，和庆钢，韩方源，卢嘉春，喻敏，邵威，梁沁沁，余荣彬，李建新，罗宗昌，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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