[发明专利]含硫醚键的有机高分子化合物及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及含硫醚键的有机高分子化合物及其用途。属于有机高分子化学领域，也属于锂电池正极活性材料技术领域。

背景技术

现今，小巧便携的电子产品如：移动电话、mp4播放器、笔记本电脑等为人们生活学习娱乐提供了诸多的方便。而作为这些电子产品能源的电池起着重要的作用。体积小，质量小，比容量大的电池可以减小电子产品的体积，减轻质量，方便携带。在已知的负极材料中，金属锂具有最大的理论比容量(3861mAhg^-1)，和最负的标准电极电位(-3.7V)，因此锂电池或锂离子电池广泛用于需要小体积和小重量电池的便携电子产品。目前锂离子电池所用的正极活性材料主要是过渡金属的氧化物或硫化物，这些无机材料理论比容量低，一般在200Wh/Kg左右。其中主要原料钴在地球上储存量少、价格高。单质硫价廉、易得、环境污染小，理论比容量高，它的缺点就是在氧化还原过程中生成S^2-，迁移到电解液中与锂离子形成绝缘体，使电池不能工作；为了改善导电性加入导电剂，结果引起比容量的下降。20世纪80年代末，Visco等(Journal of Electrochemical Society，p661-664，1989.Journal of Electrochemical Society，p2570-2575，1989.)发现有机二硫化物可以用作锂二次电池的正极活性材料，此后，关于有机二硫化物用于正极材料的研究引起了人们的关注，也得到了长足的发展。该类化合物的储能主要是基于S-S键的断裂和重合：S-S+2e＝2S^-。有机硫化物中性能较好的DMcT(2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑)理论容量362Wh/Kg。虽然已报道了为数众多的有机二硫化物，实际放电比容量一般不超过400Wh/Kg。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种含硫醚键的有机高分子化合物及其用途，该有机高分子化合物作为电池正极活性材料具有较高的能量密度和较好的循环性能，而且制备方法简单。

本发明提供的技术方案是：含硫醚键的有机高分子化合物，其结构式如下：

结构式1    结构式2

结构式1和结构式2中：m，n，p，q，≥0，100≥x≥1，m+n≥1，p+q≥1，R₁、R₂、R₃或R₄为烷基、不饱和的烃基、硫羰基或芳香碳环，R₁，R₂，R₃，R₄可以相同也可以不同。

上述含硫醚键的有机高分子化合物可在锂二次电池中用作正极活性材料。选用适当的电解质和溶剂，以及由上述正极、电解质体系、锂负极所组装的锂二次电池。

一种锂电池的制备方法，它包括下列步骤：

A活性材料的选择：活性材料选用结构式1，结构式2一种或几种，根据电池指标和材料性能综合考虑。

B正极片的制作：由活性材料、导电剂、粘合剂按比例混合，混练、碾压成膜，所述的导电剂为碳黑，粘合剂为聚四氟乙烯或聚氧化乙烯，比例(重量比)为：活性材料∶导电剂∶粘合剂＝4-7∶0.1-4∶2-3；

C、电解质选用：双多氟代烃基亚胺磺酸锂和/或多氟代烃基磺酸锂如(CF₃SO₂)₂N Li，C₄F₉SO₃Li，(C_xF_2x+1SO₂)(C_yF_2y+1)N Li等(式中x，y≤4，为自然数)；

D、采用非水溶剂∶二氧六环、二氧戊环、乙二醇二甲醚按比例0.1-2∶6-7∶2-3(重量比)的混合物。

E、组装：在手套箱中，无水无氧条件下，把上述正极片加上聚乙烯(或乙烯丙烯共聚物)微孔隔膜后叠加到锂片上，再装入正方形或长方形电池外壳里。将电解质、溶剂按混合均匀，配成电解液，注入电池壳。封装后即成为方形或长形锂二次电池，该电池具有100Ah/kg至900Ah/kg的放电比容量和良好的循环稳定性。将隔膜、锂片、隔膜、正极片依次叠加后卷成圆柱形，装入圆柱形电池外壳，注入电解液，封装，组装成圆柱形电池。

本发明与背景技术相比所具有的有益效果：