【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水系鋅離子電池電極材料，特別涉及一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料及其在制備水系鋅離子電池中的應用。
技術介紹
1、為實現“雙碳”目標，選擇安全環保的電化學能源存儲系統至關重要。與傳統的鋰離子電池相比，水系離子電池在安全性、低成本和環境可持續性方面更具優勢，這些優點使水系電池在能源存儲、新能源載具和移動電子設備中具有可觀的前景。
2、在水系離子電池中，金屬鋅憑借其較高的理論比容量(820mah?g-1)和低氧化還原電位(-0.76v?vs.s.h.e)脫穎而出。然而，目前對于水系鋅離子電池的研究仍處于探索階段，主要目標是尋找高容量和穩定的正極材料。以往使用的正極材料主要包括金屬氧化物和普魯士藍類似物等無機化合物，這類材料不僅成本高污染大，而且其在離子存儲過程中容易發生層狀結構的崩塌，從而導致較差的穩定性。
技術實現思路
1、為了解決現有水系離子電池正極材料穩定性不足的問題，本專利技術提供了一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料，該有機電極材料可應用于制造水系鋅離子電池的正極，并表現出較高的可逆比容量、較長的循環壽命、較好的倍率性能以及較好的寬溫域性能。
2、本專利技術還提供了一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料在制備水系鋅離子電池中的應用。
3、本專利技術通過以下技術方案實現：
4、本專利技術提供一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料，所述吩嗪-喹喔啉有機電極材料的結構式如下：
5、
6、基于同一專利技術構思，本專利技術提供一種吩
7、進一步的，所述制備方法具體包括：
8、將2,3-二氨基吩嗪和2,5-二羥基-1,4-苯喹酮共同溶解于乙酸，后在90～110℃下攪拌回流反應5～7h；獲得混合物；
9、所述混合物冷卻后進行固液分離，分離所得固態產物分別采用乙酸和去離子水洗滌數次，洗滌產物經真空干燥后采用無水乙醇索氏提取一段時間，所得產物經真空干燥，獲得吩嗪-喹喔啉有機電極材料。
10、進一步的，所述2,3-二氨基吩嗪和所述2,5-二羥基-1,4-苯喹酮的摩爾比為2：1。
11、進一步的，所述混合物冷卻后進行固液分離，分離所得固態產物分別采用乙酸和去離子水洗滌數次，洗滌產物經真空干燥后采用無水乙醇索氏提取一段時間，所得產物經真空干燥，獲得吩嗪-喹喔啉有機電極材料，具體包括：
12、所述混合物冷卻后進行固液分離，分離所得固態產物分別采用乙酸和去離子水洗滌數次，洗滌產物經真空干燥后采用無水乙醇索氏20～28h，所得產物在80～120℃下真空干燥20～28h，獲得吩嗪-喹喔啉有機電極材料。
13、其中，索氏提取具體流程包括：將干燥后的洗滌產物放入到濾紙套中，并放入索氏提取器中；將無水乙醇加入索氏提取器的溶劑瓶中，在60-80℃下加熱回流；20-28h后，將濾紙套取出，用乙醇過濾收集樣品。
14、其中，所述洗滌產物經真空干燥后采用無水乙醇索氏提取20～28h，具體包括：
15、將所述洗滌產物放入到濾紙套中，并放入索氏提取器中；將無水乙醇加入索氏提取器的溶劑瓶中，在60-80℃下加熱回流；20-28h后，將濾紙套取出，用乙醇過濾收集樣品。
16、基于同一專利技術構思，本專利技術提供一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料在制備水系鋅離子電池中的應用。
17、基于同一專利技術構思，本專利技術提供一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料在制備水系離子電池的正極中的應用。
18、基于同一專利技術構思，本專利技術提供一種水系鋅離子電池或水系離子電池正極，所述水系鋅離子電池或水系離子電池正極中包含上述吩嗪-喹喔啉有機電極材料。
19、基于同一專利技術構思，本專利技術提供一種水系鋅離子電池正極的制備方法，所述制備方法包括：
20、將導電劑、粘結劑和上述吩嗪-喹喔啉有機電極材料共同分散于有機溶劑后研磨至粒徑為5～10μm，獲得漿料；
21、將所述漿料涂布于集流體表面，后經真空干燥和裁剪，獲得正極電極片；
22、其中，所述導電劑、所述粘結劑和所述吩嗪-喹喔啉有機電極材料的質量比為3：1：6。
23、進一步的，所述導電劑包括科琴黑；
24、所述粘結劑包括聚偏氟乙烯；
25、所述集流體包括鈦箔；
26、所述真空干燥的溫度為90～110℃，真空干燥時間為10～14h。
27、基于同一專利技術構思，本專利技術提供一種水系鋅離子電池的制備方法，所述制備方法包括：
28、以所述正極電極片為正極，以金屬鋅箔為負極，使用玻璃纖維隔膜分隔所述正極和所述負極，加入鋅鹽電解液，組裝成水系鋅離子電池。
29、進一步的，所述鋅鹽電解液中，電解質為高氯酸鋅，溶劑為去離子水。
30、本專利技術實施例中的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
31、1.本專利技術一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料，是由2,3-二氨基吩嗪和2,5-二羥基-1,4-苯喹酮在乙酸中通過一步脫水縮合反應合成，以該有機電極材料作為水系鋅離子電池正極材料，其中豐富的c＝n基團可以作為氧化還原活性位點，可通過配位反應可逆地存儲zn2+，提供較高的電化學比容量，獲得優異的穩定性，同時分子間形成的π共軛結構，可以有效地抑制電極材料的溶解，促進電化學循環穩定性，保證在高低溫環境下高效的離子和電子傳遞，保證在不同溫度環境下的電化學反應中仍具有快速的電子傳遞和離子傳輸，從而獲得優異的寬溫域電化學性能。
32、2.本專利技術一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料，其中豐富的c＝n活性位點和擴展的π-π共軛結構，可以有效的促進鋅離子的可逆存儲和電荷的傳輸，從而顯著提高電極材料的電化學比容量和循環穩定性，常規情況下，水系電解質在低溫環境下會發生結冰現象，從而導致離子電導率的急劇惡化；而高溫下會加劇副反應的發生，從而加劇材料的溶解，這都將會使電池不能正常工作，而本專利技術的有機電極材料具有對稱的π共軛體系，可以顯著增強分子間的共軛作用，進而有效地抑制活性材料的溶解，同時促進電子離域，提高材料的導電性，保證其在不同溫度下都可以發生快速的離子傳輸和電子傳遞，從而顯著地提高了水系鋅離子電池在不同溫度條件下的工作性能。
33、3.本專利技術一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料，采用常規藥品(2,3-二氨基吩嗪和2,5-二羥基-1,4-苯喹酮)，在乙酸溶劑中通過脫水縮合反應制備獲得，原料便宜易得，合成方法簡易快捷，合成產率較高，相比無機正極材料而言，具有可再生、環境友好等優點，該有機電極材料含有豐富的c＝n基團和共軛結構，使其應用于水系鋅離子電池顯示出較高的循環比容量(300mahg-1)，較好的倍率性能和較長的循環壽命(30000圈)，并且在零下五十度到零上五十度的寬溫域區間內，通過吩嗪-喹喔啉有機電極材料組裝的水系鋅離子電池均可以表現出優異的電化本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料，其特征在于，所述吩嗪-喹喔啉有機電極材料的結構式如下：
2.如權利要求1所述的一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料的制備方法，其特征在于，所述吩嗪-喹喔啉有機電極材料由2,3-二氨基吩嗪和2,5-二羥基-1,4-苯喹酮通過脫水縮合反應合成。
3.根據權利要求2所述的一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法具體包括：
4.根據權利要求3所述的一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料的制備方法，其特征在于，所述2,3-二氨基吩嗪和所述2,5-二羥基-1,4-苯喹酮的摩爾比為2：1。
5.根據權利要求3所述的一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料的制備方法，其特征在于，所述混合物冷卻后進行固液分離，分離所得固態產物分別采用乙酸和去離子水洗滌數次，洗滌產物經真空干燥后采用無水乙醇索氏提取一段時間，所得產物經真空干燥，獲得吩嗪-喹喔啉有機電極材料，具體包括：
6.如權利要求1所述的一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料在制備水系鋅離子電池中的應用。
7.如權利要求1所述的一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料在
8.一種水系鋅離子電池或水系離子電池正極，其特征在于，所述水系鋅離子電池或水系離子電池正極中包含權利要求1所述的吩嗪-喹喔啉有機電極材料。
9.一種水系鋅離子電池正極的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
10.一種水系鋅離子電池的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料，其特征在于，所述吩嗪-喹喔啉有機電極材料的結構式如下：
2.如權利要求1所述的一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料的制備方法，其特征在于，所述吩嗪-喹喔啉有機電極材料由2,3-二氨基吩嗪和2,5-二羥基-1,4-苯喹酮通過脫水縮合反應合成。
3.根據權利要求2所述的一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法具體包括：
4.根據權利要求3所述的一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料的制備方法，其特征在于，所述2,3-二氨基吩嗪和所述2,5-二羥基-1,4-苯喹酮的摩爾比為2：1。
5.根據權利要求3所述的一種吩嗪-喹喔啉有機電極材料的制備方法，其特征在于，所述混合物冷卻后進行固液...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李始剛，花康，張朝峰，張龍海，王睿，
申請(專利權)人：陽江市交投倬粵新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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