新型锂电池正极材料四氢六醌的研究.pdfVIP

第十二届全国有机分子电化学与工业学术会议论文集 新型锂电池正极材料四氢六醌的研究 1 2 1 1 2 1，2 王维坤 ，张勇勇 ，王安邦 ，余仲宝 ，韩敏芳 ，杨裕生 1 防化研究院军用化学电源研发中心,北京,100191,e-mail: wangweikun2002@163.com 2 中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京，100083 关键词：锂电池，四氢六醌，有机正极材料，电化学性能 近年来, 锂离子电池因其高比能量和良好的循环性能而被广泛应用于便携式电子产品 和电动车上，如何进一步提高其比能量是研究者面临的最主要的问题之一。锂离子电池的比 能量受制于正极材料，但在不牺牲安全性的前提下很难进一步现有提高正极材料的比容量。 除此之外，目前的锂离子电池体系所采用的LiCoO , LiFePO 等材料来源于矿藏，一是原料 2 4 在自然界中储量有限，二是开采、制备过程能耗高，因此锂离子电池并不是一种“绿色、可 持续发展” 的电池体系。为解决上述问题，途径之一是选择可从生物中直接提取或用能耗低 的方式制备得到的有机物作为正极材料。 以有机物单体作为锂电池正极材料的研究开始于30年前，日本学者对从简单的碳氢化合 物到包含各种还原性官能团的有机材料进行了考察，但并没有得到另人满意的结果，主要原 因是这些化合物在有机电解液中的溶解性。最近，以含有电化学活性单元的低溶解性的聚合 物为正极材料似乎是一种不错的选择，但这种材料中含有大量的电化学惰性骨架成分，从而 比容量偏低。本文首次采用一种简单的方法制备了新型的多醌化合物—— 四氢六醌 （ THHQ ），该化合物分子中含有四对-C=O基团和两对-OH基团，均为电活性基团，因此材 料的理论容量高，同时该化合物的骨架结构是六联苯形成的大的共轭体系，具有一定的抗溶 剂性，因此材料的溶解性较低，循环性好。 OH O OH OH O O O O OH (NH ) O S 4 2 2 8 2 乙腈 OH O OH OH O O O O OH 图1. 四氢六醌的反应式 实验 四氢六醌的制备及表征：将0.6g 1,4,5,8- 四羟基-9,10-蒽醌(THAQ)溶于160mL乙腈中，然 后加入6.0g (NH ) S O ，于室温下持续搅拌反应16h。之后将产物过滤，用去离子水洗涤产 4 2 2 8 物，最后用丙酮洗涤至滤液无色。所得产物在常温下真空干燥16h，为黑色固体粉末，产率 约80%。反应方程式如图1所示。 FT-IR光谱采用Bruker EQUINOX55型IR光谱仪测试，制片方法为KBr压片法。NMR 谱 采用 Varian Mercury-VX 300 核磁共振仪测试，以 DMSO 作为溶剂。 261 第十二届全国有机分子电化学与工业学术会议论文集 电池组装：将活性物、乙炔黑及粘合剂LA132 以55:40：5的质量比混合均匀，然后加入 一定量水和正丙醇的混合溶剂球磨2h ，制成正极浆料，采用刮刀涂布的方法将浆料均匀涂于 铝箔集流体上，经过烘干（ 2 80℃真空干燥12小时）、压片、分切等工艺过程制成1×1cm 正 极极片。以锂片为负极，以Cel