[发明专利]一种羰基聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种羰基聚合物及其制备方法与应用。上述羰基聚合物，为金属‑有机框架结构，结构式中包括M，M包括苯基、噻吩基和呋喃基，以及苯基、噻吩基和呋喃基的衍生物基团中的至少一种。上述羰基聚合物用作锂离子电池正极时具有比容量高、能量密度高、氧化还原动力学快等优点。其比容量可以达到257.6mA/g，工作电压区间为1.05‑4.0V；采用本发明上述羰基聚合物为正极材料制得的锂电池，循环4000次后，仍具有80％的容量保持率和库仑效率基本保持在100％，具有优异的电性能。

技术领域

本发明涉及锂电池材料相关技术领域，尤其是涉及一种羰基聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池作为一种成功的电化学储能装置，自发明以来已广泛应用于现代生活。使用无机正极材料的可充电锂离子电池被广泛应用于数便携式电子设备。然而传统的无机锂电池正极材料，无法满足目前市场日益增长的储能需求。

有机电池由于其低成本、可回收性、资源可持续性、环境友好性、结构多样性和灵活性等优点，被认为是未来一代电化学储能的理想选择。有机小分子材料在作为锂电池正极时存在循环性能差、导电性不高、溶解度大等缺点。因此寻找高性能的有机正极材料是目前锂有机电池发展的关键。有机框架(COFs)是一类具有强键和原子精确自组装的二维或三维形态的微孔有机聚合物。它被广泛用作气体吸附、催化、超级电容器、质子传导和半导体的功能材料。COFs因其具有多孔的晶体结构，其稳定的有机框架和开放的通道，可容纳锂盐，从而可以达到快速的离子传导行为。因此COFs与其他多孔材料(如金属-有机框架(MOFs))相比具有更好的电化学稳定性,在作为锂电池正极时具有更好的发展前景。然而COFs作为锂电池正极时在电解液中的溶解问题导致了差的稳定性，从而限制了其在锂电池中的进一步发展。

急需一种新型材料，以解决COFs作为锂电池正极时稳定性差的问题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：

提供一种羰基聚合物。

本发明所要解决的第二个技术问题是：

提供一种所述羰基聚合物的制备方法。

本发明所要解决的第三个技术问题是：

所述羰基聚合物的应用。

本发明还提出一种正极材料。

本发明还提出一种锂电池。

为了解决所述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种羰基聚合物，包括以下结构式：

其中，M包括苯基、噻吩基和呋喃基，以及苯基、噻吩基和呋喃基的衍生物基团中的至少一种；

其中，x＝0-1000。

根据本发明的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

1.所述羰基聚合物为COFS结构，所述COFS结构具有多孔特征，促进了离子的快速传输；所述羰基聚合物的大骨架增强了分子的稳定性，从而提高了电极的循环稳定性。所述羰基聚合物具有高的稳定性和开放的多孔结构，有效的促进了锂离子的传输。

2.所述羰基聚合物用作锂离子电池正极时具有比容量高、能量密度高、氧化还原动力学快等优点。其比容量可以达到257.6mA/g，工作电压区间为1.05-4.0V；采用本发明所述羰基聚合物为正极材料制得的锂电池，循环4000次后，仍具有80％的容量保持率和库仑效率基本保持在100％，具有优异的电性能。

根据本发明的一种实施方式，所述x＝1-100。

所述羰基聚合物中“*”表示羰基聚合物连接的下一个单元，类似整体循环性的出现。