《新能源技术与材料》第3讲聚合物在锂离子电池电极材料中的应用.pptx

聚合物在锂电池电极材料中的应用;2/19/2025;一、锂电池主要应用领域;锂离子电池产业链全景图

;锂离子电池结构;锂离子电池工作原理;二、锂电池正极材料;;2.高分子正极材料;自由基聚合物是指侧链带有稳定氮氧自由基基团的一类聚合物高分子.

研究最多和发展前景最好的是2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶-1-氧自由基（2,2,6,6-etramethyl-4-piperidine，简称TEMPO）及其衍生物。;PTMA自由基聚合物充放电性能结果显示出78mA?h/g的容量，完成500次的充放电循环后，依然保持着90%以上的放电容量。;ApolyacetylenewithpendantTEMPOradicalhasbeenusedasacathodeactivematerial.

Graphite-polymercompositematerialcathodeandLianodehavebeenused.

Theinitialspecificdischargecapacityofthebatteryis102.6mAh/g.

Theinitialspecificenergycapacityof

thebatteryis315.9mWh/g.

Batteryhasretained77%ofitsenergycapacity;导电聚合物正极材料;导电聚合物正极材料;聚苯胺;QiLu,QiangZhao,HongmingZhang,JiLi,XianhongWang.ACSMacroLett.2013,2,92?95;K.Karthikeyana,S.Amaresha,V.Aravindan.JournalofPowerSources232(2013)240-245;(1)导电率高。用旋涂或者浇铸成膜得到的PEDOT其电导率能达到550S/cm，用气相聚合法得到的聚合物更是达到1000S/cm以上；

(2)氧化状态下具有很高的稳定性。在120℃下保持1000h，其电导率基本不变；

(3)氧化状态下，PEDOT的薄层几乎是透明的，这是它在电子器件方面得到广泛应用的一个重要因素。;HaipengGuo,LiLiu,HongboShu,XiukangYang.JournalofPowerSources247(2014)117-126;N.D.Trinh,M.Saulnier,D.Lepage,S.B.Schougaard.JournalofPowerSources221(2013)284-289;聚吡咯;ferrocene-containedpolypyrrolederivative;PADAQpossessesaninitialcapacityof101mAh/gatcurrentdensityof400mA/g,after14cycles,itscapacityincreasestoup143mAh/g,andmaintains126mAh/gafter50cycles;athighcurrentdensityof1400mA/g,thespecificcapacityofPADAQstillremains95mAh/g,whichdemonstratesanexcellentcyclabilityandrateperformance.;聚并苯;CaiZhijiang,ShiXingjuana,FanYanan.JournalofPowerSources227(2013)53-59;导电聚合物正极材料;优点：

理论比容量是1675mA?h/g，与锂组装成电池的理论比能量可达2600W?h/kg，

矿物硫来源丰富、廉价易得。

缺点：

由于硫??身的绝缘性，且电极反应产生的中间产物Li2Sx易于溶解在电解液和沉积在锂负极表面，严重影响了电池的充放电功率和循环性能。

解决方案：

有机多硫聚合物正极材料将S—S键引入有机物分子中，形成各种线性、梯形或者网状多交联的硫化聚合物。;理论比容量（357mA?h/g）;1,4-亚苯基-1,2,4-二噻唑聚合物（PPDTA）;放电容量高达1000mA?h/g以上，但放电结束后，聚合物终将解聚为小分子单体，未满足实用化的循环要求;聚吡咯经盐酸、过氧化氢反应先制取氯代聚吡