摘 要

近年来锂离子电池的研究引起了科研工作者们的广泛关注。锂离子电池已逐渐应用于电动汽车等行业，有着十分广阔的应用前景。探索性能优异的电极材料来构筑性能突出的锂离子电池一直是该领域的研究热点。本文应用超声波震荡或者浸泡的方法，通过离子交换合成了一种金属二硫烯类配合物Li₂[Ni(dmit)₂] (dmit²⁻=2-thioxo-1,3-dithiole-4,5-dithiolate)，并尝试将其应用于锂离子电池正极材料，通过组装CR2025扣式半电池，考察了其在不同电解液体系中的电化学性质。研究发现该样品在电解液中存在一定溶解问题，影响了其充放电测试。

关键词: 金属二硫烯配合物 超声震荡 离子交换

Abstract

Lithium-ion battery has attracted increasing research interest for decades, which is already used in the electric vehicle industry, showing a very bright future. Research on excellent electrode materials to get lithium-ion battery with outstanding performance has always been a hot topic in this field. In this thesis, a metal dithiolene complex Li₂[Ni(dmit)₂] (dmit²⁻=2-thioxo-1,3-dithiole-4,5-dithiolate), was synthesized by ultrasonic shock or immersion method. CR2025 half-cell based on Li₂[Ni(dmit)₂] as cathode was made and tested in different electrolyte, which was failed because of the dissolubility of the Li₂[Ni(dmit)₂].

Keyword: metal dithiolene complex；ultrasonic shock；ion-exchange

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1配合物简介 1

1.2锂离子电池的基本原理 2

1.3锂离子电池的性能、发展现状以及存在问题 3

1.4金属二硫烯配位化合物简介 3

第二章 实验部分 8

2.1 化学原料和试剂 8

2.2 实验装置 9

2.3 实验过程 9

2.3.1 TBA_2[Ni(dmit)₂]的合成 9

2.3.2氢氧化锂系列 11

2.3.3碳酸锂系列 11

2.3.4氯化锂系列 12

第三章 结果和讨论 13

3.1.红外光谱仪 13

3.2 X射线能谱分析仪对样品进行表征 15

3.3粉末X射线衍射对样品的表征 16

3.4循环伏安法测定电池的性能 17

第四章 结论和展望 19

4.1结论 19

4.2展望 19

参考文献 20

致谢 23

第一章 文献综述

1.1配合物简介

配位化合物可以简写做配合物，在过去被命名为络合物（complex compound）,原来的意思是指不简单的化合物，其中所谓的不简单是相对于那些经典的共合价化合物和带电荷的化合物 ^[1]。十八世纪德国人在颜料工厂中合成的蓝色染料[KFe(CN)₆Fe]是历史上有文字记录的时间最早的配合物，法国的化学家塔撒尔在十八世纪年发现的配位化合物CoCI₃•6NH3一般被认为是配合物研究的开始。十九世纪末，维尔钠在整理前面科学家的研究的基础上，第一次提出配位化合物的配位理论，从而很好的解释了许多配合物的传到电子的性能、不同种结构的现象和能吸引铁等物质的性质，披露了化合物之间化学键形成的实质，确定了当今配位化学的基础，配合物的化学的探索也因此能够迅速向前迈进，所以维尔钠在1913年获得了诺贝尔奖中的化学奖^[2]。

现在配位化学的研究进展迅速，除了二十世纪中期将各种金属通过不同的方法分开，六十年代时期的配位化合物加速反应作用和七十年代的当今生物技术与配位化学的探索之外，配合物化学能够快速发展的原因还在于群的代数结构、价健理论、配体场的理论和分子轨道的理论的出现和应用，使配合物的性质、不同构型之间的联系得到理论上的解释^[3]，这些理论已成为阐释和预判配合物的构型和性质的有力方法；同时当代物理方式作用于配合物的探索，使研究工作由宏观

世界转移到到微观世界，把配合物的性能和反应相联系在一起，成为配位化学^[4]。

新型合成材料的探索是当前配位化学的重要探索方向之一。配合物是由处于几何中心的离子和一些不带电荷的分子或带负电荷的离子通过组成配位的共价化学键从而构成的不简单的结构单元，叫做配合单元，只要是化合物由配合单元构成就可以被叫做配合物^【5】。中心原子和配位体通过配位共价键结合而成的结构单元被叫做外界，配位化合物是由外界和内界构成的^【6】。记录时，通常情况下是

将外界的物质书写在括号的外部，内界物质书写在括号的内部。配合物的内界和外界之间是以电价化学键相连接的，溶解在水中会完全分离开来^[7]。在配位化合物的内界物质中位于几何结构的中央的带电荷的原子或者不带有电荷的原子是中心原子。中心原子四周以化学键连接的包含单独成对电子的带负电荷的离子或中性分子是配位原子。在几何中央的离子或者是原子连接的配位原子的总的个数是配位数。

1.2锂离子电池的基本原理

锂离子电池可以看做是一种清洁电池，这种电池主要凭借正一价的元素锂在正极和负极间来回输送，从而来提供电能，如图1-1。在补充电能和释放电能的过程当中，化合价为正一价的锂在正极和负极间来回移动。储存电能时，锂离子从正极脱出，途径电解物质到达负极，负极中会充满锂离子；释放电能的情况下锂离子从负极脱出，途径电解物质到达正极，这时正极充满锂离子^[8]。为了保证电池中的电荷总量不变，充电的状态和放电的状态中会有着同等摩尔量的电子途

径外在电路实施输送，电子和锂离子都会在正极和负极之间传输，因而会使正极和负极产生氧化还原的化学反应，可以使锂离子电池存在一定的电位^[9]。

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