一种含氮有机正极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115745972A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211411668.6(22)申请日2022.11.11(71)申请人电子科技大学地址610000四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人樊聪汤陈斌唐武魏帮帅胡嘉慧(74)专利代理机构成都行之智信知识产权代理有限公司51256专利代理师何焦(51)Int.Cl.C07D403/14(2006.01)H01M4/13(2010.01)H01M4/60(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种含氮有机正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种含氮有机正极材料及其制备方法和应用，属于电池材料领域。本发明提供的含氮有机正极材料，为有机p型小分子正极材料，其分子结构至少含有其含有4个具有孤对电子的N元素，使得该含氮有机正极材料具有3V(vsLi+/Li)以上的高电位以及161.4mAh/g以上的理论比容量，在碱金属离子半/全电池中具备高容量、高电位、高稳定性的电池性能，表现优异。CN115745972ACN115745972A权利要求书1/2页1.一种含氮有机正极材料，其特征在于，所述含氮有机正极材料的通式如下：其中，R1包括：苯或萘。2.根据权利要求1所述的含氮有机正极材料，其特征在于，所述含氮有机正极材料的化学式如下：3.一种如权利要求1或2所述的含氮有机正极材料的制备方法，其特征在于，包括：通过单体Ⅰ和单体Ⅱ合成制得；所述单体Ⅰ的结构式如下：所述单体Ⅱ的结构式如下：其中，R1包括：苯或萘；X包括：Cl、Br、或I。4.根据权利要求3所述的含氮有机正极材料的制备方法，其特征在于，包括：在惰性气体气氛下，钯催化剂和催化剂配体作用下，单体Ⅰ和单体Ⅱ在有机溶剂中，100℃～110℃回流反应10h‑30h。5.根据权利要求4所述的含氮有机正极材料的制备方法，其特征在于，单体Ⅰ的加入量为1mmol‑2mmol，单体Ⅱ的加入量为2mmol‑4.4mmol。6.根据权利要求5所述的含氮有机正极材料的制备方法，其特征在于，钯催化剂包括三(二亚苄基丙酮)二钯或醋酸钯，靶催化剂的加入量为0.45mmol‑0.9mmol。7.根据权利要求5所述的含氮有机正极材料的制备方法，其特征在于，催化剂配体包括2‑二环己基磷‑2,4,6‑三异丙基联苯或2‑二环己基膦基‑2,6‑二甲氧基联苯，催化剂配体加入量为0.25mmol‑0.5mmol。8.一种含氮有机正极材料的应用，其特征在于，权利要求1或2所述的含氮有机正极材2CN115745972A权利要求书2/2页料，或权利要求3‑7任一项所述的含氮有机正极材料的制备方法制得的含氮有机正极材料在碱金属离子半电池或全电池中的应用。9.一种正极片，其特征在于，所述正极片包括权利要求1或2所述的含氮有机正极材料，或权利要求3‑7任一项所述的含氮有机正极材料的制备方法制得的含氮有机正极材料。10.一种碱金属离子电池，其特征在于，所述电池的正极材料包括：权利要求1或2所述的含氮有机正极材料，或权利要求3‑7任一项所述的含氮有机正极材料的制备方法制得的含氮有机正极材料；或所述电池的电极片包括权利要求9所述的正极片。3CN115745972A说明书1/5页一种含氮有机正极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种含氮有机正极材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]目前商业化锂离子电池所使用的无机正极材料多为含有过渡金属(如钴)的氧化物，其成本高昂，污染环境，难以满足大规模、低成本的电池储能需求。因此，开发成本低廉的新型锂离子电池正极材料迫在眉睫。[0003]与无机电极材料相比，有机电极材料具有许多独特的优点，如柔性、低成本、生态友好、分子结构的可设计性，较好的电化学性能。同时，得益于有机材料更加疏松的固体晶格，有机电极材料相对于无机材料而言，能够更高效稳定地存储锂离子。[0004]然而，当前在锂离子电池中报道的有机正极材料多为n型材料，其氧化还原电位通常在3V(vs.Li+/Li)以下。相反，具备高氧化还原电位(>3V)的有机p型正极材料在锂离子电池中却鲜有报道。因此，基于有机p型正极材料的锂离子全电池的能量密度、倍率性能和循环稳定性有待进一步提高。[0005]同时，大多数有机小分子电极材料在有机液体电解质中面临着严重的溶解问题，导致容量衰减，并且传统的聚合操作或者引入极性基团/离子键的策略所达到的效果并不理想。因此，发展操作简便、可大规模生产、具有普适性的解决方案对于来解决上述问题来说显得至关重要。发明内容[0006]本发明目的在于提供一种含氮有机正极材料