本技术涉及一种含硫杂环三蝶烯醌有机正极材料及其制备工艺。该材料分子结构设计以三蝶烯醌为基础,通过硫醚键连接侧翼苯环,形成独特的螺旋桨型构型。含硫杂环三蝶烯醌化合物展现出优异的电化学性能,适用于高性能有机电池正极材料。
背景技术
为了满足日益增长的能源存储需求,开发具有快速充电功能的新型电池已成为一项关键的技术挑战。电极所用材料显著影响离子电池的充放电速度。传统的锂离子电池往往以过渡金属氧化物、石墨材料为基础,导致功率密度低、充电时间长,不利于动力电池的发展。同时,过渡金属的可得性有限且对环境具有危害性,导致生产成本高的同时不满足可持续发展的需求。
由地球上丰富的碳、氧、氢和氮组成的有机氧化还原活性材料,表现出理论容量高、结构可设计灵活、环境友好等优点,使得有机二次电池有望成为可持续能源储存的替代方案之一。已报道的有机电极材料主要包括导电聚合物、有机硫化合物、有机自由基、醌类化合物等。其中,醌类化合物具有能量密度高、可逆性好等优点。CN111909008A、CN116454278A等专利发明了一系列醌类有机小分子正极材料,但是其电池容量在循环测试中衰减迅速,这是由于有机小分子在有机电解液中存在严重的溶解问题。Adv.Sci.2015,2,1500124、Angew.Chem.Int.Ed.2024,e202412452等文章提出将有机小分子化合物做成有机聚合物或共价有机框架(COFs)材料有效缓解了小分子的溶解问题。但是,聚合物和COFs的电子电导率低,并且COFs通常存在离子传输路径长,特别是在快速充电情况下,离子很难到达深埋在一维通道内部的活性位点,必然会导致氧化还原活性位点利用不足,从而降低活性位点的利用率和电池的倍率性能。
实现思路